一种DSP程序在轨重构和维护方法技术

一种DSP程序在轨重构和维护方法，首先将FPGA、DSP、Nor Flash构成T型总线，然后将DSP原始程序版本对应的位流文件存储在存储器Nor Flash的基片中，控制FPGA接收上注的重构程序版本对应的位流文件，并写入Nor Flash中当前重构程序版本对应的基片，最后对DSP原始程序版本、DSP重构程序版本中的程序段、数据段分别进行分段，根据DSP重构程序版本的变更情况，对变更扇区进行重构，实时读取DSP重构程序版本对应的三份数据，按位进行三取二判决，得到发生单粒子翻转的扇区，并根据三取二判决结果进行回写纠错、完成DSP在线维护。

A Method of On-orbit Reconfiguration and Maintenance of DSP Programs

A method of on-orbit reconfiguration and maintenance of DSP program is presented. Firstly, the T-bus is composed of FPGA, DSP and Nor Flash. Then the bitstream file corresponding to the original version of DSP program is stored on the chip of memory Nor Flash. The bitstream file corresponding to the annotated version of reconfiguration program is controlled by the FPGA, and written into the corresponding chip of the current version of reconfiguration program in Nor Flash. Finally, the original version of DSP program is stored on the chip. The program segment and data segment in the version of the reconstructed DSP program are segmented separately. According to the change of the version of the reconstructed DSP program, the changed sector is reconstructed. The three pieces of data corresponding to the version of the reconstructed DSP program are read in real time, and the three-to-two decision is made according to bits. The sector in which single event flips occurs is obtained, and the error correction is carried out based on the three-to-to-two decision result, and the on-line maintenance of \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种DSP程序在轨重构和维护方法
本专利技术涉及空间微波遥感
，特别是一种DSP程序在轨重构和维护方法。
技术介绍
随着数字集成电路的性能不断提高，卫星有效载荷中数字集成电路的应用越来越广泛。作为数字集成电路的核心元器件，FPGA和DSP的应用也越来越普遍，FPGA和DSP的功能主要靠其上运行的程序来实现。FPGA和DSP上运行的程序功能非常复杂，卫星在轨运行后，出于多种原因，FPGA程序和DSP程序有一定可能需要进行在轨更新。因此，FPGA和DSP程序在轨重构和维护技术具有广阔的应用前景。目前国内关于DSP程序在轨重构的公开文献较少，查阅到的文献主要是关于Xilinx公司FPGA程序在轨重构。Xilinx公司FPGA程序在轨重构一般采用第三方控制器和存储器实现，第三方控制器多数选用CPLD或者Actel公司反熔丝FPGA，存储器多数选用Flash。在原有的Xilinx公司FPGA加载电路的基础上增加了在轨重构电路，增加了设计复杂度和成本。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种DSP程序在轨重构和维护方法，通过采用FPGA、DSP和Flash构成的T型总线结构，由FPGA完成DSP程序的在轨重构，并基于DSP程序的特点采用分段分扇区的设计思路，将完全重构变为部分重构，同时将位流文件存储三份，定时对三份数据进行维护，通过纠错回写确保位流文件的安全性，解决了DSP程序在轨重构和维护的问题。本专利技术的技术解决方案是：一种DSP程序在轨重构和维护方法，包括如下步骤：(1)将FPGA、DSP、NorFlash构成T型总线，FPGA可独立访问NorFlash的全部存储空间，DSP一次可访问NorFlash的部分存储空间，FPGA控制DSP、NorFlash的总线控制权；(2)将DSP原始程序版本对应的位流文件存储在存储器NorFlash的基片中，其中，存储器NorFlash包括多个基片，至少1个基片存储原始程序版本，至少1个基片存储重构程序版本，每个基片中存储的存储原始程序版本、重构程序版本均存储三份，每个基片包括多个扇区；(3)控制FPGA接收上注的重构程序版本对应的位流文件，并写入NorFlash中当前重构程序版本对应的基片；(4)对DSP原始程序版本、DSP重构程序版本中的程序段、数据段分别进行分段，根据DSP重构程序版本的变更情况，对变更扇区进行重构；(5)实时读取DSP重构程序版本对应的三份数据，按位进行三取二判决，得到发生单粒子翻转的扇区，并根据三取二判决结果进行回写纠错、完成DSP在线维护。所述的步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)的读取DSP重构程序版本对应的三份数据，按位进行三取二判决，得到发生单粒子翻转的扇区，根据三取二判决结果进行回写纠错过程需要FPGA获取总线控制权，禁止DSP对NorFlash的读写操作。所述的步骤(3)之前还包括如下步骤：根据外部指令选择待重构的原始程序版本对应的基片，控制FPGA对NorFlash发送擦除指令，完成对应的基片擦除，并返回擦除完成标志至地面。所述的步骤(4)完成后根据校验算法逐扇区读取数据，计算校验结果，并返回校验结果给地面。所述的步骤(4)将DSP原始程序版本、DSP重构程序版本分解为程序段、数据段；其中，程序段包括主函数段、功能模块段，功能模块段为主函数之外的函数按照功能模块划分得到，每个主函数段、功能模块段、数据段占用至少一个扇区；所述的三取二判决过程中需要记录三取二判决不一致的次数。一种计算机可读存储介质，所述的计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-权利要求6任一所述方法的步骤。一种DSP程序在轨重构和维护终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述的处理器执行所述的计算机程序时实现如权利要求1-权利要求6任一所述方法的步骤。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术通过FPGA、DSP和Flash构成的T型总线结构，由FPGA管理DSP程序的在轨重构、在轨维护和加载运行，具有电路设计简单、软件实现灵活的优点；(2)本专利技术通过将DSP程序分段分扇区设计，将完全重构变为部分重构，只需要对程序变更部分进行重构，解决了大规模DSP程序在轨重构可行性和可操作性差的问题；(3)本专利技术通过将DSP程序位流文件存储三份，并定时对三份数据进行自主纠错回写，确保了关键数据在复杂空间环境下的安全性。附图说明图1为DSP程序在轨重构和维护硬件电路；图2为DSP程序位流文件存储结构；图3为DSP程序在轨重构流程；图4为DSP程序在轨维护流程。具体实施方式与公开文献中关于Xilinx公司FPGA程序在轨重构相比，本专利技术采用FPGA、DSP和Flash构成的T型总线结构，由FPGA管理总线控制权，分时执行DSP程序在轨重构、在轨维护和加载运行，同时，基于DSP程序的特点，采用分段分扇区的设计思路，将完全重构变为部分重构，提高了DSP程序在轨重构的可行性和可操作性。为了实现在轨重构功能，程序位流文件存储器选用了NorFlash，为了弥补NorFlash单粒子翻转不免疫的缺点，将位流文件存储三份，定时对三份数据进行纠错回写，确保位流文件的安全性。本专利技术依托原有硬件平台，在不增加硬件设计复杂度和成本的前提下，实现了DSP程序的在轨重构和维护。1、硬件方案DSP程序在轨重构和维护硬件电路如图1所示。(1)FPGA、DSP和Flash三者构成T型总线，总线中包含信号OE、WE、EA[21:0]和ED[7:0]，FPGA和DSP均可以访问Flash，其中，FPGA可以独立访问Flash的全部256Mb存储空间；而DSP一次可以访问Flash的32Mb存储空间，需要由FPGA配合控制Flash的CE[3:0]和EA22才可以访问Flash的全部256Mb存储空间。(2)当DSP访问Flash时，FPGA根据一定的准则或指令要求将DSP输出的CE信号映射到Flash的片选信号CE[3:0]的其中一个，将EA22输出0b～1b共2种地址的一种。(3)FPGA通过控制DSP和Flash的复位信号，管理总线控制权。2、DSP程序在轨重构技术DSP程序在轨重构即通过星地链路，将等待更新的DSP程序位流文件上注到卫星上，卫星正确接收到位流文件后，将原位流文件存储器中存储的数据更新，本专利技术由FPGA接收位流文件，将位流文件写入程序存储器Flash中。(1)数据存储结构DSP程序位流文件大小为16Mb，位流文件存储器选用NorFlash，由四个基片组成，每个基片容量为64Mb，四个基片总容量为256Mb。DSP程序位流文件存储结构如图2所示。基片一和基片二分别存储原始程序版本A和原始程序版本B，基片三和基片四分别存储重构程序版本A和重构程序版本B。卫星发射前，基片一和基片二中的存储的原始程序版本A和原始程序版本B即完成固化，卫星发射后，DSP程序在轨重构时，将重构程序版本存储于基片三和基片四。由于NorFlash单粒子翻转不免疫，具有一定的单粒子翻转概率，卫星在轨运行时，可能会由于单粒子翻转导致NorFlash中的数据被异常改写，进而导致DSP软件功能异常。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DSP程序在轨重构和维护方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将FPGA、DSP、Nor Flash构成T型总线，FPGA可独立访问Nor Flash的全部存储空间，DSP一次可访问Nor Flash的部分存储空间，FPGA控制DSP、Nor Flash的总线控制权；(2)将DSP原始程序版本对应的位流文件存储在存储器Nor Flash的基片中，其中，存储器Nor Flash包括多个基片，至少1个基片存储原始程序版本，至少1个基片存储重构程序版本，每个基片中存储的存储原始程序版本、重构程序版本均存储三份，每个基片包括多个扇区；(3)控制FPGA接收上注的重构程序版本对应的位流文件，并写入Nor Flash中当前重构程序版本对应的基片；(4)对DSP原始程序版本、DSP重构程序版本中的程序段、数据段分别进行分段，根据DSP重构程序版本的变更情况，对变更扇区进行重构；(5)实时读取DSP重构程序版本对应的三份数据，按位进行三取二判决，得到发生单粒子翻转的扇区，并根据三取二判决结果进行回写纠错、完成DSP在线维护。

【技术特征摘要】
1.一种DSP程序在轨重构和维护方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将FPGA、DSP、NorFlash构成T型总线，FPGA可独立访问NorFlash的全部存储空间，DSP一次可访问NorFlash的部分存储空间，FPGA控制DSP、NorFlash的总线控制权；(2)将DSP原始程序版本对应的位流文件存储在存储器NorFlash的基片中，其中，存储器NorFlash包括多个基片，至少1个基片存储原始程序版本，至少1个基片存储重构程序版本，每个基片中存储的存储原始程序版本、重构程序版本均存储三份，每个基片包括多个扇区；(3)控制FPGA接收上注的重构程序版本对应的位流文件，并写入NorFlash中当前重构程序版本对应的基片；(4)对DSP原始程序版本、DSP重构程序版本中的程序段、数据段分别进行分段，根据DSP重构程序版本的变更情况，对变更扇区进行重构；(5)实时读取DSP重构程序版本对应的三份数据，按位进行三取二判决，得到发生单粒子翻转的扇区，并根据三取二判决结果进行回写纠错、完成DSP在线维护。2.根据权利要求1所述的一种DSP程序在轨重构和维护方法，其特征在于：所述的步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)的读取DSP重构程序版本对应的三份数据，按位进行三取二判决，得到发生单粒子翻转的扇区，根据三取二判决结果进行回写纠错过程需要FPGA获取总线控制权，禁止DSP对NorFla...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛强，任泓璇，李彬，孙宝华，孙嘉，马筱青，姜童，彭玺，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61