差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法技术

本公开提供一种差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，包括：步骤S1：在地面将新配码与原配码进行异或处理，生成差异配码；步骤S2：将步骤S1所生成的差异配码通过地轨通信传输到星载单机；步骤S3：将差异配码存储到星载FPGA配置存储器中；以及步骤S4：通过存储控制器对FPGA进行刷新配置，完成差异上注免擦写的FPGA在轨重构。可在对FPGA进行配置的过程中，根据差异配码动态修改读出的配码数据，使得输出给FPGA的配码为新配码，避免了对存储阵列的擦写操作，极大的节约了在轨重构的时间。

On orbit reconfiguration of FPGA with write free differential annotation

【技术实现步骤摘要】
差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法
本公开涉及卫星数据传输与处理
，尤其涉及一种差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法。
技术介绍
目前，随着对卫星技术的不断发展、用户技术指标的不断提高以及市场竞争的日益激烈，功能度集成和轻小型化已经成为星载电子设备的一个主流趋势。采用小型化技术能够使星载电子设备体积减小、重量减轻、功耗降低，提高航天器承载有效载荷的能力以及功效比。采用高功能集成的小型化器件，可以减小印制板的尺寸，减少焊盘数量。FPGA是星载数字电路小型化重要的实现方式，但在现有的星载FPGA应用系统中，当卫星装配完成，卫星发射之后，对FPGA进行重构变的十分困难，主要瓶颈在于FPGA配码数据量太大，而在轨信号传输的速度很慢，完成一次完整的FPGA配码的传输对于有些星载单机，理论上需要进行上百次在轨任务，在实际操作中缺乏可行性。为了解决上述问题，目前提出的解决办法有将原始数据进行压缩，如采用零游程算法等，可以将数据量缩小为原来的1/5-1/3，但是仍然需要在轨对存储器芯片进行整片擦除和重新写入的操作。公开内容(一)要解决的技术问题基于上述问题，本公开提供了一种差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，以缓解现有技术中FPGA配码数据量太大，在轨信号传输的速度很慢等技术问题。(二)技术方案本公开提供一种差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，包括：步骤S1：在地面将新配码与原配码进行异或处理，生成差异配码；步骤S2：将步骤S1所生成的差异配码通过地轨通信传输到星载单机；步骤S3：将差异配码存储到星载FPGA配置存储器中；以及步骤S4：通过存储控制器对FPGA进行刷新配置，完成差异上注免擦写的FPGA在轨重构。在本公开实施例中，所述原配码为存储在星载FPGA配置存储器中的配码，即要替换的配码。在本公开实施例中，所述原配码还包括存储在其他位置的备份配码。在本公开实施例中，所述差异配码为异或结果不为0的字节记录。在本公开实施例中，所述差异配码格式为：地址加异或结果。在本公开实施例中，步骤S3中，将差异配码通过地轨通信传输到星载FPGA配置存储器中的差异码存储区。在本公开实施例中，存储到差异码存储区的方式为烧写到存储阵列中，或是保存到缓存区。在本公开实施例中，保存到缓存区的差异配码在掉电后丢失。在本公开实施例中，根据权利要求1所述的差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，步骤S4，包括：子步骤S41：存储控制器会同时读取星载FPGA配置存储器中原配码存储区的原配码和差异配码存储区的差异配码；子步骤S42：读到与差异配码中地址相同的字节时，会根据异或结果对该字节进行回读解码，得到新配码；以及子步骤S43：将新配码通过配置接口传输给FPGA，完成对FPGA的重新配置。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)不需要修改原配码，节约了在轨对存储阵列进行擦除和写入过程所需的时间；(2)有效的避免了对存储器的擦写操作，极大的提高了系统的稳定性。附图说明图1为本公开实施例差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法的流程示意图。图2为本公开实施例差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法的重构通路示意图。具体实施方式本公开提供了一种差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，其采用差异上注的方式，将在轨传输的配码数据缩小为原来的0.3％-1.8％。本公开的回读解码方式可在对FPGA进行配置的过程中，根据差异配码动态修改读出的配码数据，使得输出给FPGA的配码为新配码，避免了对存储阵列的擦写操作，极大的节约了在轨重构的时间。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。在本公开实施例中，提供一种差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，结合图1至图2所示，所述差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，包括：步骤S1：在地面将新配码与原配码进行异或处理，生成差异配码；在本公开实施例中，原配码为存储在星载FPGA配置存储器中的配码，即是要替换的配码，也可以是与替换配码地址不同的，存储在其他位置的备份配码。该方法主要是针对原配码和新配码中在数据量上完全相同，大部分数据相同，只有少部分字节数据有差别，通过异或处理，将异或结果不为0的byte记录，作为差异配码传给在轨卫星。如下表1所示，即为通过将原配码和新配码进行异或处理得到异或结果的方法原理：地址信息000102030405原配码003202314020新配码003102304020异或结果000300010000表格1由于所述差异配码格式为：地址+异或结果。则上述异或处理后得到差异配码如下表2所示：表格2地址是指差异字节在存储器中所对应的完整地址或部分地址，该地址只需要在解码时能够正确映射到需要更新的配码位置即可。步骤S2：将步骤S1所生成的差异配码通过地轨通信传输到星载单机；步骤S3：将差异配码存储到星载FPGA配置存储器中；地轨传输阶段是将差异配码通过地轨通信传输到星载FPGA配置存储器中的差异码存储区；可以是烧写到存储阵列中，也可以是保存到缓存区。不同的是，保存到缓存区的差异配码在掉电后丢失。数据保存过程是指如果将差异配码存到存储阵列中，则需要对存储阵列进行擦写操作。如果只是将差异的数据保存到缓存区则对存储阵列的擦写过程可以省略。步骤S4：通过存储控制器对FPGA进行刷新配置，完成差异上注免擦写的FPGA在轨重构。步骤S4，包括：子步骤S41：存储控制器会同时读取星载FPGA配置存储器中原配码存储区的原配码和差异码存储区的差异配码；子步骤S42：读到与差异配码中地址相同的字节时，会根据异或结果对该字节进行回读解码，得到新配码；在本公开实施例中，由下表3中的地址信息、原配码、异或结果解码(将异或结果为1的bit对应的原配码取反)可得到新配码：地址信息000102030405原配码003202314020异或结果000300010000...

【技术保护点】
1.一种差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，包括：/n步骤S1：在地面将新配码与原配码进行异或处理，生成差异配码；/n步骤S2：将步骤S1所生成的差异配码通过地轨通信传输到星载单机；/n步骤S3：将差异配码存储到星载FPGA配置存储器中；以及/n步骤S4：通过存储控制器对FPGA进行刷新配置，完成差异上注免擦写的FPGA在轨重构。/n

【技术特征摘要】
1.一种差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，包括：
步骤S1：在地面将新配码与原配码进行异或处理，生成差异配码；
步骤S2：将步骤S1所生成的差异配码通过地轨通信传输到星载单机；
步骤S3：将差异配码存储到星载FPGA配置存储器中；以及
步骤S4：通过存储控制器对FPGA进行刷新配置，完成差异上注免擦写的FPGA在轨重构。


2.根据权利要求1所述的差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，所述原配码为存储在星载FPGA配置存储器中的配码，即要替换的配码。


3.根据权利要求1所述的差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，所述原配码还包括存储在其他位置的备份配码。


4.根据权利要求1所述的差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，所述差异配码为异或结果不为0的字节记录。


5.根据权利要求1所述的差异上注免擦写的FPGA在轨重构实现方法，所述差异配码格式...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼红阳，谢元禄，张坤，霍长兴，刘璟，张君宇，毕津顺，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11