一种多源重构系统、重构方法、构建方法及应用技术方案

本发明专利技术属于SRAM型FPGA在轨可靠性技术领域，公开了一种多源重构系统、重构方法、构建方法及应用，基于FPGA的多源重构方法包括：对FPGA存储器板进行通电，反熔丝FPGA从PROM或者Flash加载到SRAM型FPGA内，进行上电自动加载；地面测试通过上位机，在轨运行通过卫星总线指令对FPGA从不同的存储器芯片(PROM或flash和norflash)中不同程序进行多源全部重构或动态定时局部重构(定时刷新)；地面测试通过上位机，在轨运行通过卫星总线指令对norflash进行程序上注，并且可以从上注的新程序中对SRAM型FPGA进行定时刷新和全部重构。本发明专利技术有效的实现了在轨故障处理。

【技术实现步骤摘要】
一种多源重构系统、重构方法、构建方法及应用
本专利技术属于SRAM型FPGA在轨可靠性
，尤其涉及一种多源重构系统、重构方法、构建方法及应用。
技术介绍
目前，为了提高SRAM型FPGA在轨运用的可靠性，需要对其进行抗辐照加固，目前采用方法比较多的是通过反熔丝FPGA对其进行定时刷新形式的动态局部重构和全部重构两种形式，一般采用配置PROM(XQR17V16)做为外部配置程序存储器，一旦遇到PROM器件在轨失效或者在轨程序需要升级修改的问题将无法进行很好的解决，通常采用备份PROM的办法进行提高在轨运行的可靠性，这种办法虽然解决了前者问题，但是后者问题仍然存在。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：1)对FPGA进行从PROM进行定时刷新和全部重构，刷新源和全部重构源单一。2)航天器在轨运行中遇到可以通过修改程序进行修复的故障，无法对SRAM型FPGA的程序进行升级，在轨遇到的程序问题也无法进行修复。解决以上问题及缺陷的难度为：如果遇到PROM器件在轨失效可以通过设计备份PROM进行解决，但是会占用硬件资源，并且增加硬件成本费用；如果在轨遇到可以通过改变程序参数等的办法来解决一些问题，由于没有此功能，无法上注程序对程序进行升级修改并且没有预先设置可以通过上注参数数据的途径，遇到此类问题基本无法解决。解决以上问题及缺陷的意义为：1)可选择多源外部程序存储器进行定时刷新以及重构，灵活性、可靠性高；2)可进行在轨程序上注，提高SRAM型FPGA在轨工作的可靠性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种多源重构系统、重构方法、构建方法及应用。本专利技术是这样实现的，一种基于FPGA的多源重构方法包括：对FPGA存储器板进行通电，反熔丝FPGA从PROM或者Flash将程序加载到SRAM型FPGA内，进行上电自动加载；由于norflash存储空间较大，可以存储4套程序，因此通过卫星总线指令对FPGA从不同的存储器芯片(PROM或flash和norflash)中的不同程序进行多源全部重构或动态定时局部重构，并进行定时刷新；还可以通过卫星总线指令对norflash进行在轨程序擦写和回读，并且可以对norflash上注的程序进行定时刷新和重配置。进一步，所述多源重构包括：从PROM(在轨运行使用)或者flash(地面测试使用)和norflash对SRAM型FPGA进行定时刷新和重构；对norflash进行在轨4套程序的擦写和回读，并且可以从每一套程序中对SRAM型FPGA进行定时刷新和重构，实现了SRAM型FPGA多源存储器的在轨定时刷新和重构。进一步，所述基于FPGA的多源重构方法包括以下步骤：步骤一，上电并将SRAM型FPGA通过与反熔丝FPGA的selectmap接口，从外部默认上电存储器PROM(在轨运行)或者flash(地面测试)写入到SRAM型FPGA程序数据，进行上电自动加载；步骤二，地面测试通过上位机，在轨通过卫星总线通信指令对norflash存储器进行程序擦写和回读，实现在轨程序上注。由于norflash存储空间较大，根据片选选择可以存储4套程序，因此首先对norflash进行全片擦除，擦除完成后对其进行片选[0:3]选择写入，最后通过回读程序与实际写入的程序进行对比，确保上注程序的有效性。按照上述步骤通过片选选择的方式对norflash内4套的程序进行上注，norflash内4套程序上注完成；步骤三，地面测试通过上位机，在轨通过卫星总线通信指令，进行多源选择定时刷新以及程序重构，可根据需求切换不同的程序源并且进行在轨定时刷新和重构，可从PROM内的程序和norflash内4套的程序对SRAM型FPGA进行定时刷新和重配置的操作，实现了SRAM型FPGA多源存储器的在轨定时刷新和重构。同时可以实时回读和验证SRAM型FPGA的状态寄存器，实时监测FPGA在轨运行的健康状态。进一步，步骤二中，所述进行在轨擦写和回读包括：擦写和回读时，重新开辟norflash与反熔丝FPGA，反熔丝FPGA与SRAM型FPGA的8或者16位数据通道以及norflash的控制线和地址线，将反熔丝FPGA作为norflash上注程序到SRAM型FPGA的通路选择开关。进一步，步骤三中，所述回读和验证SRAM型FPGA的状态寄存器包括：在轨通过selectmap回读SRAM型FPGA状态寄存器的关键状态信息，对状态寄存器的第4,5,6,7位进行检测，若其中任意一位返回为0，则进行FPGA的重配置。进一步，步骤三中，所述在轨多源选择定时刷新以及程序重构包括：将SRAM型FPGA通过与反熔丝FPGA的selectmap接口，从不同的存储器芯片中多源程序存储器中进行程序多源全部重构或者对多源动态定时局部重构以及刷新。本专利技术的另一目的在于提供一种实施所述基于FPGA的多源重构方法的基于FPGA的多源重构系统，所述基于FPGA的多源重构系统设置有：FPGA存储器板以及上位机；所述FPGA存储器板为FPGA、FLASH或PROM和norflash存储器的存储器板；所述FPGA存储器板，地面测试时与上位机通过USB接口连接，在轨运行时通过卫星总线指令进行操作，用于FPGA从外部存储器PROM或flash和norflash写入相应程序。地面测试时上位机与FPGA存储器板通过USB接口进行连接，在轨使用时FPGA存储器板通过卫星通信总线连接，对norflash程序存储器进行程序擦写和回读，由于norflash存储空间较大，根据片选选择可以存储4套程序，因此首先对norflash进行全片擦除，擦除完成后对其进行片选[0:3]选择写入，最后通过回读程序与实际写入的程序进行对比，确保上注程序的有效性。按照上述步骤通过片选选择的方式对norflash内4套的程序进行上注，norflash内4套程序上注完成。并且可以对norflash内4套的程序以及其他外部程序存储器(PROM、flash)的不同程序进行多源全部重构以及动态定时局部重构。本专利技术的另一目的在于提供一种所述基于FPGA的多源重构系统的基于FPGA的多源重构系统构建方法，所述基于FPGA的多源重构系统构建方法包括：构建基于反熔丝FPGA或强抗单粒子的处理器，以多种存储器为多源位流配置源，以SRAM型FPGA为重构对象搭建基于FPGA的多源重构系统。本专利技术的另一目的在于提供一种搭载所述基于FPGA的多源重构系统的电子产品。本专利技术的另一目的在于提供一种搭载所述基于FPGA的多源重构系统的航空航天装备。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术针对不同存储器源头对FPGA进行重构并且对norflash进行擦写和回读，有效解决了SRAM型FPGA在轨遇到的单粒子问题以及可通过重新注入新程序可解决一些在轨遇到的问题，有效的实现了在轨故障处理。本专利技术不仅满足了SRAM型反熔丝FPG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的多源重构方法，其特征在于，所述基于FPGA的多源重构方法包括：对FPGA存储器板进行通电，反熔丝FPGA从PROM或者Flash加载到SRAM型FPGA内，进行上电自动加载；由于norflash存储空间较大，可以存储4套程序，因此通过卫星总线指令对FPGA从不同的PROM或flash和norflash存储器芯片中的不同程序进行多源全部重构或动态定时局部重构，并进行定时刷新；还可以通过卫星总线指令对norflash进行在轨程序擦写和回读，并且可以对norflash上注的程序进行定时刷新和重配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的多源重构方法，其特征在于，所述基于FPGA的多源重构方法包括：对FPGA存储器板进行通电，反熔丝FPGA从PROM或者Flash加载到SRAM型FPGA内，进行上电自动加载；由于norflash存储空间较大，可以存储4套程序，因此通过卫星总线指令对FPGA从不同的PROM或flash和norflash存储器芯片中的不同程序进行多源全部重构或动态定时局部重构，并进行定时刷新；还可以通过卫星总线指令对norflash进行在轨程序擦写和回读，并且可以对norflash上注的程序进行定时刷新和重配置。


2.如权利要求1所述基于FPGA的多源重构方法，其特征在于，所述多源重构包括：从在轨运行使用PROM或者地面测试使用flash和norflash对SRAM型FPGA进行定时刷新和重构；对norflash进行在轨4套程序的擦写和回读，并且从每一套程序中对SRAM型FPGA进行定时刷新和重构，实现了SRAM型FPGA多源存储器的在轨定时刷新和重构。


3.如权利要求1所述基于FPGA的多源重构方法，其特征在于，所述基于FPGA的多源重构方法包括以下步骤：
步骤一，上电并将SRAM型FPGA通过与反熔丝FPGA的selectmap接口，从外部默认上电存储器在轨运行PROM或者地面测试flash写入到SRAM型FPGA程序数据，进行上电自动加载；
步骤二，地面测试通过上位机，在轨通过卫星总线通信指令对norflash存储器进行程序擦写和回读，实现在轨程序上注。由于norflash存储空间较大，根据片选选择可以存储4套程序，因此首先对norflash进行全片擦除，擦除完成后对其进行片选[0:3]选择写入，最后通过回读程序与实际写入的程序进行对比，确保上注程序的有效性。按照上述步骤通过片选选择的方式对norflash内4套的程序进行上注，norflash内4套程序上注完成；
步骤三，地面测试通过上位机，在轨通过卫星总线通信指令，进行多源选择定时刷新以及程序重构，根据需求切换不同的程序源并且进行在轨定时刷新和重构，从PROM内的程序和norflash内4套的程序对SRAM型FPGA进行定时刷新和重配置的操作，实现了SRAM型FPGA多源存储器的在轨定时刷新和重构。同时可以实时回读和验证SRAM型FPGA的状态寄存器，实时监测FPGA在轨运行的健康状态。


4.如权利要求3所述基于FPGA的多源重构方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李璐芳，林长青，孙胜利，周双喜，喻琪超，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31