一种基于三模冗余的程序在轨加载刷新方法技术

本发明专利技术涉及卫星载荷技术领域，特别涉及一种基于三模冗余的程序在轨加载刷新方法。该方法显著提高了空间载荷在轨运行的可靠性，很大程度上避免了由于空间单粒子现象等造成的单比特翻转现象，提高了基于SRAM型FPGA+DSP架构的空间载荷在轨运行的连续可靠性。该方法实现简单，可以在耗费较少资源的条件下，满足到空间载荷数字电路部分长时间在轨连续运行的可靠性需求。

A refreshing method for program loading on orbit based on three mode redundancy

【技术实现步骤摘要】
一种基于三模冗余的程序在轨加载刷新方法
本专利技术涉及卫星载荷
，特别涉及一种基于三模冗余的程序在轨加载刷新方法。
技术介绍
应用于卫星或空间飞行器的电子学设备，在轨运行期间往往会因受到空间辐射环境影响而导致工作异常或者失效，严重的甚至可能产生灾难性的后果。质子、重粒子、alpha粒子等其他种类的高能粒子是宇航器件运行环境中常见的辐射源，这些高能粒子可以射入半导体器件敏感区并产生大量电荷，从而改变电路的逻辑状态，甚至损坏集成电路的性能。如图1所示，近地球空间辐射环境中的辐射源主要包括地球辐射带粒子、银河宇宙射线、太阳宇宙射线、大气二级粒子等。经研究统计：超过71％的宇航电子器件发生的故障与其工作的空间辐射环境有关，其中由单粒子效应引起的故障占总故障数量的55％，成为空间辐射环境中对宇航集成电路可靠性最重要的危险来源之一。单粒子效应是指由于带电粒子射入集成电路内部，与芯片衬底发生碰撞产生沉积电荷，并在衬底形成漏斗区域，通过漂移、扩散不断吸收多余电荷，当漏斗区吸收到足够多的沉积电荷之后，会产生瞬态电流脉冲，导致瞬态电压变化，从而使得电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三模冗余的程序在轨加载刷新方法，其特征在于该方法的步骤包括：/n(1)准备三片FLASH芯片，在每片FLASH芯片中根据地址分成两个区域，分别为主存储区和备存储区；/n(2)将SRAM型FPGA的配置程序和DSP芯片的配置程序进行拼接处理，按照SRAM型FPGA的配置程序在前、DSP的配置程序在后的顺序排列，将拼接后的配置程序分别写入三片FLASH芯片中的主存储区，在备存储区中存储拼接后的配置程序的备份版本；/n(3)使用反熔丝型FPGA，通过控制片选信号实时读取三片FLASH芯片中的配置程序，将读取的三片FLASH芯片中的配置程序同时存储于本地寄存器中并进行表决，获得正确的配置程...

【技术特征摘要】
1.一种基于三模冗余的程序在轨加载刷新方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)准备三片FLASH芯片，在每片FLASH芯片中根据地址分成两个区域，分别为主存储区和备存储区；
(2)将SRAM型FPGA的配置程序和DSP芯片的配置程序进行拼接处理，按照SRAM型FPGA的配置程序在前、DSP的配置程序在后的顺序排列，将拼接后的配置程序分别写入三片FLASH芯片中的主存储区，在备存储区中存储拼接后的配置程序的备份版本；
(3)使用反熔丝型FPGA，通过控制片选信号实时读取三片FLASH芯片中的配置程序，将读取的三片FLASH芯片中的配置程序同时存储于本地寄存器中并进行表决，获得正确的配置程序内容；
(4)根据步骤(3)得到的配置程序内容对SRAM型FPGA和DSP进行加载，加载完成后释放SRAM型FPGA的全局复位信号，在DSP运行过程中，反熔丝FPGA通过看门狗电路实时监测DSP芯片的喂狗信号，如若DSP喂狗信号周期超时，则对SRAM型FPGA和DSP均进行复位，进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；
(5)重复步骤(3)-(4)，若SRAM型FPGA和DSP连续3次加载后未能同时正常工作，进入步骤(7)，否则进入步骤(6)，若反熔丝型FPGA接收到DSP的切换指令，进入步骤(7)；
(6)反熔丝型FPGA继续通过控制片选信号实时读取三片FLASH芯片中的配置程序，将读取的三片FLASH芯片中的配置程序同时存储于本地寄存器中并进行表决，获得正确的配置程序内容，并使用获得的配置程序内容对SRAM型FPGA进行周期性刷新；同时，在每次对SRAM型FPGA刷新之后，反熔丝FPGA读取设定量的DSP的配置程序，并将读取的DSP的配置程序存储于反熔丝FPGA的内部FIFO中，等待DSP读取之后对DSP的内存进行刷新；
(7)使用反熔丝型FPGA，通过控制片选信号实时读取三片FLASH芯片中的配置程序的备份版本，将读取的三片FLASH芯片中的配置程序的备份版本同时存储于本地寄存器中并进行表决，获得正确的配置程序内容；
(8)根据步骤(7)得到的配置程序内容对SRAM型FPGA和DSP进行加载，加载完成后释放SRAM型FPGA的全局复位信号，在DSP运行过程中，反熔丝FPGA通过看门狗电路实时监测DSP芯片的喂狗信号，如若DSP喂狗信号周期超时，则对SRAM型FPGA和DSP均进行复位，进入步骤(9)，否则进入步骤(10)；
(9)重复步骤(7)-(8)，若SRAM型FPGA和DSP连续3次加载后未能同时正常工作，结束，否则进入步骤(10)；
(10)反熔丝型FPGA继续通过控制片选信号实时读取三片FLASH芯片中的配置程序的备份版本，将读取的三片FLASH芯片中的配置程序的备份版本同时存储于本地寄存器中并进行表决，获得正确的配置程序内容，并使用获得的配置程序内容对SRAM型FPGA进行周期性刷新；同时，在每次对SRAM型FPGA刷新之后，反熔丝FPGA读取设定量的DSP的配置程序，并将读取的DSP的配置程序存储于反熔丝FPGA的内部FIFO中，等待DSP读取之后对DSP的内存进行刷新；
(11)DSP定期通过反熔丝FPGA直接读取FLASH芯片中存储的配置程序，并计算程序校验和，通过校验和来确定FLASH中的配置程序是否发生翻转现象，若某一程序存储区发生翻转现象，则读取相应配置程序对该程序区进行写入覆盖，保持FLAS...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建冲，陈伟波，缪晓红，李奇奋，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11