[發(fā)明專利]一種低軌星載DSP抑制單粒子翻轉(zhuǎn)的糾錯系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010966051.5
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112181711B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛明杰;田雨;徐志;沈言成
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江吉利控股集團(tuán)有限公司;浙江時空道宇科技有限公司
• 主分類號: G06F11/10
• 分類號: G06F11/10;G06F11/30
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本申請公開一種低軌星載DSP抑制單粒子翻轉(zhuǎn)的糾錯系統(tǒng)及方法，本申請通過數(shù)字信號處理器將刷新起始地址和目標(biāo)刷新個數(shù)寫入現(xiàn)場可編程邏輯門陣列中；現(xiàn)場可編程邏輯門陣列將數(shù)字信號處理器設(shè)置為等待狀態(tài)，基于刷新起始地址，讀取靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器中刷新起始地址對應(yīng)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)被讀取前經(jīng)錯誤檢測與糾正模塊處理，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列將靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器中刷新起始地址對應(yīng)數(shù)據(jù)寫入靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器中刷新起始地址；重復(fù)上述步驟，直至寫入靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器中的數(shù)據(jù)個數(shù)等于目標(biāo)刷新個數(shù)；最后將數(shù)字信號處理器設(shè)置為準(zhǔn)備狀態(tài)，以使數(shù)字信號處理器繼續(xù)運(yùn)行，可以解決低軌衛(wèi)星載荷數(shù)字信號處理器單粒子翻轉(zhuǎn)的問題，成本低、開發(fā)周期短。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星數(shù)字信號處理領(lǐng)域，尤其涉及一種低軌星載DSP抑制單粒子翻轉(zhuǎn)的糾錯系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

宇宙空間存在大量高能量的粒子輻射，主要來源于地球輻射帶、太陽電磁輻射、宇宙射線等，單個高能粒子進(jìn)入半導(dǎo)體器件靈敏區(qū)中引起反應(yīng)，導(dǎo)致存儲單元發(fā)生位翻轉(zhuǎn)，由此引起設(shè)備工作異常。單粒子翻轉(zhuǎn)造成的錯誤屬于“軟錯誤”，即通過系統(tǒng)復(fù)位、重新加電或重新寫入能夠恢復(fù)到正常狀態(tài)。

最容易發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的是像RAM這種利用雙穩(wěn)態(tài)進(jìn)行存儲的器件，DSP程序運(yùn)行在RAM中，不加防護(hù)措施，極易由于單粒子翻轉(zhuǎn)而導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常甚至衛(wèi)星過早失效。當(dāng)高能粒子撞擊可編程邏輯器件時，撞擊的能量會改變器件中可配置的RAM單元的配置數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)運(yùn)行到無法預(yù)知的狀態(tài)，從而引起整個系統(tǒng)失效。這在航天設(shè)備中是必須要避免的。

現(xiàn)有技術(shù)中采用反熔絲PROM、6片F(xiàn)LASH和軍級FPGA(XQV300)用于DSP的程序加載，能夠有效減少由于單粒子翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致程序加載錯誤，但其不能有效抑制程序運(yùn)行過程中由于單粒子翻轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的程序異常，不能有效克服長時間在軌工作的系統(tǒng)由于單粒子效應(yīng)導(dǎo)致功能中斷的問題，需反復(fù)復(fù)位或者重新上電來保持程序正常運(yùn)行，且反熔絲PROM和軍級FPGA成本高昂，不適合用于低軌衛(wèi)星載荷和微小衛(wèi)星等對成本有嚴(yán)格控制的衛(wèi)星載荷系統(tǒng)。或者將DSP程序在片外運(yùn)行，通過專用的ASIC芯片對片外SRAM中的程序數(shù)據(jù)進(jìn)行錯誤校驗和恢復(fù)錯誤程序，但專用ASIC芯片前期開發(fā)周期長，成本高，對星載設(shè)備不具有成本優(yōu)勢，且通用性弱，升級維護(hù)難。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低軌星載單粒子翻轉(zhuǎn)的糾錯系統(tǒng)及方法，無需重新上電，使程序在運(yùn)行過程中自動修復(fù)，可以解決低軌衛(wèi)星載荷數(shù)字信號處理器發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的問題，同時成本低、開發(fā)周期短。

為了達(dá)到上述申請的目的，本申請?zhí)峁┝艘环N低軌星載單粒子翻轉(zhuǎn)的糾錯系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

數(shù)字信號處理器、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器；

所述數(shù)字信號處理器與現(xiàn)場可編程邏輯門陣列通過外部存儲器接口線、復(fù)位信號線和定時器信號線連接；

所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列與所述靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器通過第一地址線、第一數(shù)據(jù)線、第一控制線和第一錯誤信號線連接；

所述靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器包括存儲單元和錯誤檢測與糾正模塊，所述錯誤檢測與糾正模塊用于檢測數(shù)據(jù)是否發(fā)生一比特單粒子翻轉(zhuǎn)，并且當(dāng)檢測到發(fā)生一比特單粒子翻轉(zhuǎn)時，對翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正。

另一方面，本申請還提供一種低軌星載單粒子翻轉(zhuǎn)的糾錯方法，基于上述一種低軌星載單粒子翻轉(zhuǎn)的糾錯系統(tǒng)進(jìn)行糾錯，該方法包括：

數(shù)字信號處理器將刷新起始地址和目標(biāo)刷新個數(shù)寫入現(xiàn)場可編程邏輯門陣列中；

所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列對所述數(shù)字信號處理器進(jìn)行等待設(shè)置，以使所述數(shù)字信號處理器進(jìn)入等待狀態(tài)；

所述現(xiàn)場可編程邏輯門陣列準(zhǔn)備讀取靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器中所述刷新起始地址對應(yīng)的數(shù)據(jù)時，控制所述靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器中的錯誤檢測與糾正模塊對所述靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器中所述刷新起始地址的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測與糾正；