一种星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及航天器件可靠性测试领域，尤其涉及一种星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统及方法，用于实时监测被测星载DSP在轨发生单粒子翻转的情况，并将监测结果发送至粒子辐射效应FPGA，由粒子辐射效应FPGA发送给星务平台再下传至地面，该测试系统包括：监测模块和被测模块；其中，所述监测模块，用于控制被测模块进行单粒子翻转效应测试，用于获取被测模块的单粒子翻转监测结果；用于根据收到的粒子辐射效应FPGA发来的指令，将单粒子翻转监测结果发送至粒子辐射效应FPGA；所述单粒子翻转效应测试包括循环进行的静态测试和动态测试；所述被测模块，用于在监测模块的控制下，对被测星载DSP循环进行静态测试和动态测试。DSP循环进行静态测试和动态测试。DSP循环进行静态测试和动态测试。

【技术实现步骤摘要】
一种星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及航天器件可靠性测试领域，尤其涉及一种星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统及方法。

技术介绍

[0002]航天计算机在现代航天领域起着非常关键的作用，其工作状态具有数据密集、计算时间长的特征，因此要求计算平台具有较强的数据处理能力。数字信号处理器(DSP)具有相对较低的能量成本和较强的数据运算能力，成为了一种最为适合航天计算机的平台。然而，航天计算机的工作环境中存在破坏性的空间辐射效应，DSP易受其影响发生单粒子翻转，导致数据流和控制流的错误，影响航天计算机的正常运行，甚至危及航天计算机的安全与寿命。
[0003]为了避免DSP受空间粒子辐射引发的错误，首先需了解DSP在空间辐射环境中受单粒子翻转影响的情况，然后才能有针对性地采取相应措施减少这种错误。因此需设计针对DSP的单粒子效应测试系统与方法。目前大部分测试系统都只适用于地面加速器模拟测试，地面加速器所用高能粒子射程有限，且在芯片顶层损失能量较多，无法在较深的灵敏区内沉积足够的能量。因此地面加速器模拟测试不能真实反应器件实际在轨单粒子翻转效应情况，其测试结果与实际在轨情况会有较大的差别。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统及方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统，用于实时监测被测星载DSP在轨发生单粒子翻转的情况，并将监测结果发送至粒子辐射效应FPGA，由粒子辐射效应FPGA发送给星务平台再下传至地面，其特征在于，所述测试系统包括：监测模块和被测模块；其中，
[0006]所述监测模块，用于控制被测模块进行单粒子翻转效应测试，用于获取被测模块的单粒子翻转监测结果；用于根据收到的粒子辐射效应FPGA发来的指令，将单粒子翻转监测结果发送至粒子辐射效应FPGA；所述单粒子翻转效应测试包括循环进行的静态测试和动态测试；
[0007]所述被测模块，用于在监测模块的控制下，对被测星载DSP循环进行静态测试和动态测试。
[0008]作为上述系统的一种改进，所述监测模块包括监控FPGA、PROM、RS422接收器和RS422驱动器；其中，
[0009]所述监控FPGA，用于在静态测试时，将被测星载DSP配置为HPI加载方式，通过HPI接口对被测星载DSP进行静态单粒子翻转监测，并记录监测结果；用于在动态测试时，将被测星载DSP配置为16bit宽ROM加载方式，通过HPI接口读取被测星载DSP单粒子翻转的自主
监测结果；用于解析并执行粒子辐射效应FPGA发送的指令，还用于将监测结果组成遥感数据包发送至粒子辐射效应FPGA；
[0010]所述PROM作为FPGA的配置芯片，用于存储FPGA的程序代码；
[0011]所述RS422接收器，用于将粒子辐射效应FPGA发送的指令由差分信号转换为单端信号，提供给监控FPGA；
[0012]所述RS422驱动器，用于将监控FPGA发送的遥感数据包由单端信号转换为差分信号输出至粒子辐射效应FPGA。
[0013]作为上述系统的一种改进，所述粒子辐射效应FPGA发送的指令包括修改测试间隔的指令和取遥感数据指令；
[0014]所述修改测试间隔的指令用于设定静态测试或动态测试的时间长度，以小时为单位；
[0015]取遥感数据指令具体包括：2字节的包头标识、2字节的时间间隔和1字节的校验位。
[0016]作为上述系统的一种改进，所述遥感数据包长度为固定字节数，具体包括：2字节的包头标识、1字节的包长度、2字节的包序号、2字节的TIC计数、1字节的测试模式、2字节的不同测试模式的时间间隔、1字节的接收指令码、1字节的接收指令正确计数、1字节的接收指令错误计数以及DSP寄存器翻转bit位数、DSP存储器翻转bit位数、DSP存储器翻转地址和1字节的校验位；其中，测试模式分别表示静态测试模式或动态测试模式；接收指令码包括修改时间间隔的指令和取遥感数据指令；校验位为本遥感数据包除校验位以外所有数据按字节累加的累加和。
[0017]作为上述系统的一种改进，所述被测模块包括被测星载DSP、MRAM0存储器和MRAM1存储器；其中，
[0018]在静态测试时，所述被测星载DSP通过自身的HPI接口，提供全部地址空间供监控FPGA访问，所述全部地址空间包括自身的寄存器与存储器；在动态测试时，被测星载DSP自主从外部存储器中加载程序并运行，对自身的寄存器与存储器进行实时监测，记录监测结果并缓存至MRAM0存储器，供监控FPGA读取；
[0019]所述MRAM0存储器，用于提供被测星载DSP的程序运行空间，还用于缓存监测结果；
[0020]所述MRAM1存储器，用于提供被测星载DSP的程序代码存储空间，当被测星载DSP配置为16bit宽ROM加载方式，在被测星载DSP退出复位后，自动从MRAM1存储器中加载程序运行。
[0021]作为上述系统的一种改进，所述监测模块与被测模块通过HPI接口实时通信；监测模块采用异步RS422通信方式与粒子辐射效应FPGA通信，通信波特率为115200bps，包括1bit起始位、8bit数据位和1bit停止位，多字节传输时高字节先传，字节内低位先传；粒子辐射效应FPGA通过CAN总线与星务平台通信。
[0022]一种星载DSP在轨单粒子翻转效应测试方法，基于上述系统实现，具体包括：
[0023]步骤1)监控FPGA控制被测星载DSP进入复位状态，通过设置DSP启动模式管脚BM[4:0]为“00111”将被测星载DSP配置为HPI加载方式，然后让DSP退出复位，进入静态测试模式；
[0024]步骤2)监控FPGA通过HPI接口对DSP的所有寄存器与存储器写入预设值；
[0025]步骤3)监控FPGA每秒通过HPI接口遍历读取DSP的所有寄存器与存储器，将读到的寄存器值或存储器值与预设值进行比较，若两者不一致则表明发生了单粒子翻转，记录发生翻转的bit位数；如果是存储器发生翻转，还需记录发生翻转的地址，并将预设值回写到该寄存器或存储器地址中；
[0026]步骤4)监控FPGA遍历读取比较完成后，将记录的bit位数与存储器地址按照遥感数据的格式组包，当接收到粒子辐射效应FPGA的取遥感数据指令后，将遥感数据包通过异步RS422总线发送给粒子辐射效应FPGA；
[0027]步骤5)静态测试模式运行时间结束后，监控FPGA控制DSP进入复位状态，监控FPGA通过设置DSP启动模式管脚BM[4:0]为“10101”将被测星载DSP配置为16bit宽ROM加载方式，然后让DSP退出复位，DSP自主从MRAM1中加载运行程序，进入动态测试模式；
[0028]步骤6)被测星载DSP对其寄存器与存储器写入预设值；
[0029]步骤7)被测星载DSP每秒对其寄存器与存储器进行遍历本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统，用于实时监测被测星载DSP在轨发生单粒子翻转的情况，并将监测结果发送至粒子辐射效应FPGA，由粒子辐射效应FPGA发送给星务平台再下传至地面，其特征在于，所述测试系统包括：监测模块和被测模块；其中，所述监测模块，用于控制被测模块进行单粒子翻转效应测试，用于获取被测模块的单粒子翻转监测结果；用于根据收到的粒子辐射效应FPGA发来的指令，将单粒子翻转监测结果发送至粒子辐射效应FPGA；所述单粒子翻转效应测试包括循环进行的静态测试和动态测试；所述被测模块，用于在监测模块的控制下，对被测星载DSP循环进行静态测试和动态测试。2.根据权利要求1所述的星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统，其特征在于，所述监测模块包括监控FPGA、PROM、RS422接收器和RS422驱动器；其中，所述监控FPGA，用于在静态测试时，将被测星载DSP配置为HPI加载方式，通过HPI接口对被测星载DSP进行静态单粒子翻转监测，并记录监测结果；用于在动态测试时，将被测星载DSP配置为16bit宽ROM加载方式，通过HPI接口读取被测星载DSP单粒子翻转的自主监测结果；用于解析并执行粒子辐射效应FPGA发送的指令，还用于将监测结果组成遥感数据包发送至粒子辐射效应FPGA；所述PROM作为FPGA的配置芯片，用于存储FPGA的程序代码；所述RS422接收器，用于将粒子辐射效应FPGA发送的指令由差分信号转换为单端信号，提供给监控FPGA；所述RS422驱动器，用于将监控FPGA发送的遥感数据包由单端信号转换为差分信号输出至粒子辐射效应FPGA。3.根据权利要求2所述的星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统，其特征在于，所述粒子辐射效应FPGA发送的指令包括修改测试间隔的指令和取遥感数据指令；所述修改测试间隔的指令用于设定静态测试或动态测试的时间长度，以小时为单位；取遥感数据指令具体包括：2字节的包头标识、2字节的时间间隔和1字节的校验位。4.根据权利要求3所述的星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统，其特征在于，所述遥感数据包长度为固定字节数，具体包括：2字节的包头标识、1字节的包长度、2字节的包序号、2字节的TIC计数、1字节的测试模式、2字节的不同测试模式的时间间隔、1字节的接收指令码、1字节的接收指令正确计数、1字节的接收指令错误计数以及DSP寄存器翻转bit位数、DSP存储器翻转bit位数、DSP存储器翻转地址和1字节的校验位；其中，测试模式分别表示静态测试模式或动态测试模式；接收指令码包括修改时间间隔的指令和取遥感数据指令；校验位为本遥感数据包除校验位以外所有数据按字节累加的累加和。5.根据权利要求4所述的星载DSP在轨单粒子翻转效应测试系统，其特征在于，所述被测模块包括被测星载DSP、MRAM0存储器和MRAM1存储器；其中，在静态测试时，所述被测星载DSP通过自身的HPI接口，提供全部地址空间供监控FPGA访问，所述全部地址空间包括自身的寄存器与存储器；在动...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡跃荣，张旗，孙越强，杜起飞，张璐璐，吴春俊，程双双，王先毅，白伟华，乔颢，王冬伟，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：