【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制、调节，具体涉及一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法。
技术介绍
1、随着航天器多样化的发展，航天器功能的愈加强大，航天器系统根据功能划分成了多个分系统及单机协同工作。每台单机中包括了多个硬件模块及多个软件处理器芯片和fpga可编程逻辑芯片。为了实现灵活加载、参数可配置、功能可重构，大多数数据处理功能、通信功能、任务管理功能、接口处理功能、协同控制功能均由软件或fpga实现，可以说软件和fpga是航天器中电子设备的灵魂。软件和fpga的可靠运行成为系统稳定工作的关键保障，其防护措施、安全性设计是航天器研制过程中的关键一环。
2、航天器发射入轨后，在空间高辐照的工作环境下，卫星上大量使用的cpu、fpga等芯片受到高能粒子辐射的影响，会发生单粒子翻转，这会导致数据错误甚至停止运行，对航天器的正常工作产生严重的影响。传统抗辐照方法是将芯片实体做抗辐照加固设计，增加其外壳厚度，改变其制造工艺。这种抗单粒子翻转防护技术存在研制成本高、灵活性差、电性能降低的问题。除了芯片加固外，目前航天器软件逻辑设计中也有一些单粒子防护措施，例如设计一个反熔丝工艺的fpga芯片如ax2000，大多数fpga芯片支持动态刷新功能，在不打断fpga工作的情况下，反熔丝芯片能定期从flash等外部存储介质中读取芯片配置信息，动态刷新fpga内部配置信息，减少fpga芯片发生单粒子翻转的几率，提升产品可靠性。另外，fpga芯片设计时，也可以对特定模块设计三模冗余，使其在编译及布局布线阶段实现对fpga模块可靠性防护。
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4、因此，需要一种可以解决航天器软件程序区动态监测和刷新、提高单粒子防护能力的方法。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决航天器软件程序区无法动态监测和刷新，单粒子防护能力较弱的问题，提供一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，基于多核处理器设计了监控刷新专用处理器，实现对软件运行程序区的动态监测和刷新，减少了程序区被单粒子打翻和错误数据覆盖的几率，不影响原有功能的执行，同时减少了软件故障的可能性。同时本专利技术拓展了宇航多核处理器相关的可靠性防护方案，对航天器领域的综合控制类和健康管理类软件发展有巨大价值。本专利技术改善了传统航天器上cpu软件可靠性低、容易被单粒子打翻、故障定位困难的问题。实现了健康管理功能，软件产品的可靠性显著提高。本专利技术通过在多核处理器架构中设计动态监控刷新专用处理器，实现了在不打断原软件运行状态的情况下，通过多核并行计算，节省了额外时间消耗，提升了软件运行能力。
2、本专利技术提供一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，包括以下步骤：
3、s1、在航天器的处理器中配置多核处理器芯片和flash存储芯片，多核处理器芯片包括cpu0处理器芯片和cpu1处理器芯片，cpu0运行基于嵌入式实时操作系统os的应用程序osapp，cpu1中运行动态监测刷新的应用程序cpu1app，cpu0处理器芯片和cpu1处理器芯片可交互；
4、s2、在flash存储芯片中烧录osapp程序、cpu1app程序和boot程序；
5、s3、加电后多核处理器芯片完成初始化，将boot程序从flash存储芯片搬移到ddr控制器的指定地址空间，并配置多核寄存器启动多核处理器芯片，cpu0处理器芯片和cpu1处理器芯片开始并行运行；
6、s4、cpu0处理器芯片运行时，boot程序将osapp程序和cpu1app程序从flash存储芯片中读入ddr控制器中，然后将osapp程序放在cpu0处理器芯片中运行，同时，将对比验证用的cpu1app程序放在cpu1处理器芯片中运行；
7、s5、cpu1app程序将ddr控制器运行空间中的osapp程序区与flash存储芯片中存储的osapp程序区进行数据比对并判断是否一致以监控cpu0处理器芯片运行状态；
8、s6、当cpu1app程序发现运行空间和存储的数据不一致时，将flash存储芯片中存储的osapp程序覆写入cpu0处理器芯片中，返回步骤s5继续监控；
9、当cpu1app程序发现运行空间和存储的数据一致时，返回步骤s5继续监控。
10、本专利技术所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，作为优选方式，步骤s1中，多核处理器芯片集成4个相同的leon4处理核心、定时器、中断控制器、ddr控制器和flash控制器，cpu0处理器芯片和cpu1处理器芯片均为leon4处理核心。
11、本专利技术所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，作为优选方式，ddr控制器挂载在处理器0x60000000地址之后的256m字节存储区域，flash存储芯片挂载在处理器0地址及之后的8m字节存储区域。
12、本专利技术所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，作为优选方式，步骤s3中，boot程序率先启动后，将osapp程序从flash存储芯片搬移到ddr控制器的0x60040000地址区域，将cpu1app程序从flash存储芯片搬移到ddr控制器的0x61080000地址区域，并规划cpu0处理器芯片和cpu1处理器芯片共用的共享内存区域用于数据交互。
13、本专利技术所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，作为优选方式，cpu1将flash存储芯片中0x40000的osapp程序区数据和ddr控制器中的0x60040000的osapp运行空间数据实时比对。
14、本专利技术所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，作为优选方式，步骤s1中，cpu0总运行的osapp可执行文件包括中断表区、程序区、数据区；步骤s5中cpu1app检测和步骤s6中覆写针对的是程序区、跳过中断表区。
15、本专利技术所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，作为优选方式，步骤s5中，cpu1app按照设定的时间间隔进行数据比对。
16、本专利技术所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，作为优选方式，时间间隔为10秒。
17、本专利技术所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，作为优选方式，cpu1app数据比对的时间小于1秒。
18、本专利技术所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，作为优选方式，cpu0处理器芯片和cpu1处理器芯片独立使用自身的定时器资源和中断资源。
19、本专利技术的技术解决方案是：
20、一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法。
21、具体设计为基于多核处理器架构，将一个独立的处理器作为监控刷新专用处理器(monitorprocessor)，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：步骤S1中，所述多核处理器芯片集成4个相同的LEON4处理核心、定时器、中断控制器、所述DDR控制器和FLASH控制器，CPU0处理器芯片和CPU1处理器芯片均为LEON4处理核心。
3.根据权利要求1所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：所述DDR控制器挂载在处理器0x60000000地址之后的256M字节存储区域，所述FLASH存储芯片挂载在处理器0地址及之后的8M字节存储区域。
4.根据权利要求3所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：步骤S3中，BOOT程序率先启动后，将OSApp程序从所述FLASH存储芯片搬移到所述DDR控制器的0x60040000地址区域，将CPU1App程序从所述FLASH存储芯片搬移到所述DDR控制器的0x61080000地址区域，并规划CPU0处理器芯片和CPU1处理器芯片共用的共享内存区域用于数据交互。
5.根据权利要求
6.根据权利要求1所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：步骤S1中，CPU0总运行的OSApp可执行文件包括中断表区、程序区、数据区；步骤S5中CPU1App检测和步骤S6中覆写针对的是所述程序区、跳过所述中断表区。
7.根据权利要求1所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：步骤S5中，CPU1App按照设定的时间间隔进行数据比对。
8.根据权利要求7所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：所述时间间隔为10秒。
9.根据权利要求7所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：CPU1App数据比对的时间小于1秒。
10.根据权利要求1所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：CPU0处理器芯片和CPU1处理器芯片独立使用自身的定时器资源和中断资源。
...【技术特征摘要】
1.一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：步骤s1中，所述多核处理器芯片集成4个相同的leon4处理核心、定时器、中断控制器、所述ddr控制器和flash控制器，cpu0处理器芯片和cpu1处理器芯片均为leon4处理核心。
3.根据权利要求1所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：所述ddr控制器挂载在处理器0x60000000地址之后的256m字节存储区域，所述flash存储芯片挂载在处理器0地址及之后的8m字节存储区域。
4.根据权利要求3所述的一种航天器软件动态刷新可靠性防护方法，其特征在于：步骤s3中，boot程序率先启动后，将osapp程序从所述flash存储芯片搬移到所述ddr控制器的0x60040000地址区域，将cpu1app程序从所述flash存储芯片搬移到所述ddr控制器的0x61080000地址区域，并规划cpu0处理器芯片和cpu1处理器芯片共用的共享内存区域用于数据交互。
5.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵欣，马宏业，刘斌，李晓亮，王泽波，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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