【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子信息，涉及一种支持在轨程序重构的星载固态存储器。
技术介绍
1、fpga器件因为可编程资源丰富、具有抗辐照高等级器件在宇航领域内的应用非常广泛，尤其是在星载固态存储领域可以代替专门的存储控制器。
2、目前星载固态存储器产品和设计领域大都采用的是cpu+fpga架构，cpu通常采用8051、sparc v8、arm等处理器，这些处理器由于采用了抗辐照设计价格极其昂贵，这与目前日趋激烈的市场竞争相违背。fpga中的软核是由fpga内部通用资源搭建而成，相比硬核具有更好的灵活性和移植性，采用软核替代fpga外部的cpu可以有效的降低元器件成本。为保证星载固态存储器在轨的冗余容灾，通常设计有程序重构，以xilinx系列fpga为例，其配置比特流大小从4mb到35mb不等，而基于fpga的软核程序大小约数百kb。fpga配置比特流在实际应用中，更新频率远低于软核程序，现有技术软核程序与fpga配置比特流为同一文件，更新时需整体文件替换，在当前星地通道最高mbps级别现状下，程序更新效率低下。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中软核程序与fpga配置比特流为同一文件，更新时需整体文件替换，在当前星地通道最高mbps级别现状下，程序更新效率低下的问题，提供一种支持在轨程序重构的星载固态存储器。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术提出的一种支持在轨程序重构的星载固态存储器，包括控制核心、数
4、所述软核与所述逻辑单元交互，用于星载固态存储器擦除、记录、回放时序启动与组合；所述缓存单元与所述逻辑单元交互，用于实现记录、回放数据缓存、分拣及组合；所述数据存储阵列与所述控制核心交互，用于实现对存储阵列的状态检测、故障管理、冗余策略管理执行及时序控制；所述刷新加载电路与所述控制核心交互，用于控制核心程序加载刷新；所述接口单元均与所述控制核心交互，用于实现星载固态存储器数据交互；所述程序存储单元与所述控制核心交互，用于加载命令字检测、程序分区加载、参数存储。
5、优选地，所述逻辑单元包括记录进程缓存管理、回放进程缓存管理、数据调度控制和阵列控制器；
6、记录过程中数据由接口单元进入控制核心中的逻辑单元，数据调度控制调用记录进程缓存管理将数据存储进缓存单元，完成缓存后记录进程缓存管理进行数据分拣、组合通过阵列控制器存储进入存储阵列单元；
7、回放过程与之相反，阵列控制器从数据存储阵列中取出存储数据，数据调度控制通过回放进程缓存管理将数据放入缓存单元后经过数据分拣通过接口单元送至上位机。
8、优选地，所述刷新加载电路上连接有nor flash。
9、优选地，软核通过axi总线与逻辑单元交互；所述控制核心与上位机通过can总线交互；所述刷新加载电路与上位机通过rs422交互。
10、优选地，在软核中进行在轨程序重构的步骤如下：上电固化、软核加载检测、软核程序重构和fpga程序重构。
11、优选地，上电固化步骤如下：
12、1)、上位机对加载刷新电路发送程序加载指令，将fpga.bit加载至加载刷新电路，引导程序加载到软核中运行；
13、2)、软核检查程序存储单元中命令字，进入等待重构流程；
14、3)、上位机对软核发送重构指令，将应用程序更新至程序存储单元中；
15、4)、更新完成后上位机给软核的引导程序发送预运行指令，引导程序引导加载应用程序到缓存单元中并执行，软核对上位机反馈进入预运行状态，上位机对软核发送重构退出指令；
16、5)、软核的应用程序接收到重构退出指令后，回填命令字到程序存储单元中；
17、6)、上位机向加载刷新电路发送加载指令系统重启，应用程序开始正常运行。
18、优选地，软核加载检测步骤如下：
19、1)、引导程序正常加载运行，通过加载刷新电路的加载完成管脚判断是否正常加载；
20、2)、检测到程序存储单元中命令字存在，直接从程序存储单元中加载应用程序到缓存单元中执行。
21、优选地，软核程序重构步骤如下：
22、1)上位机发送重构进入查询应用程序系统状态；系统状态为空闲时，上位机发送重构启动指令后擦除程序存储单元中命令字后正常返回响应，这时系统需要重新上电；
23、2)系统上电加载引导程序运行，检查命令字不存在，进入到重构流程；
24、3)、上位机发送重构指令，将新的应用程序更新至程序存储单元中；
25、4)、更新完成后上位机给引导程序发送预运行指令，引导程序引导加载应用程序到缓存单元中并执行；
26、5)、上位机发送重构进入指令和重构退出指令；
27、6)、应用程序接收到重构退出指令后，表明退出重构模式，回填命令字到程序存储单元中；
28、7)、上位机向加载刷新电路发送加载指令系统重启，应用程序开始正常运行，完成重构过程。
29、优选地，程序重构步骤如下：
30、1)、上位机通过uart总线控制加载刷新器发送norflash擦除指令，对fpga.bit执行擦除操作，回读状态变量判读擦除是否完成；
31、2)、上位机通过uart总线向加载刷新电路发送重构程序数据，执行norflash编程操作；
32、3)、编程完成后上位机向加载刷新电路发送程序校验指令进行程序校验，执行norflash程序校验后，加载刷新电路将校验结果反馈给上位机，上位机控制下电；
33、4)、上位机向加载刷新电路发送加载指令系统重启，重构完成。
34、优选地，缓存单元由五个ddr组成。
35、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
36、本专利技术提出的一种支持在轨程序重构的星载固态存储器，可对包含软核程序进行部分或全部重构，对于降低星载固态存储器生产研制成本与提高可靠性具有重要意义。具体的：控制核心是本专利技术星载固态存储器的关键单元，控制核心由软核和逻辑单元两部分组成实现存储阵列的控制、解析上位机指令、坏块管理、磨损均衡以及地址管理。缓存单元能够有效的防止单粒子翻转错误。缓存单元具备两部分功能一是基于数据存储阵列无法直接写入必须先执行擦除操作才能执行写入编程操作的特点，设计数据缓存单元保证在执行数据记录时数据不会丢失；二是作为软核的内存，软核的应用程序运行在其中。数据存储阵列保证nand flash工作在较低的主频即可满足上位机对于星载固态存储存储器的带宽要求，避免了高主频下fpga可能出现的时序违例等难题。数据存储阵列中nand flash均为并行操作，同一时刻由控制核心产生对存储阵列所有nand flash的指令序列。加载刷新电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，包括控制核心、数据存储阵列、缓存单元、刷新加载电路、程序存储单元和接口单元；控制核心包括软核和逻辑单元；所述控制核心、接口单元和刷新加载电路均与上位机交互；
2.根据权利要求1所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，所述逻辑单元包括记录进程缓存管理、回放进程缓存管理、数据调度控制和阵列控制器；
3.根据权利要求1所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，所述刷新加载电路上连接有NOR FLASH。
4.根据权利要求1所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，软核通过AXI总线与逻辑单元交互；所述控制核心与上位机通过CAN总线交互；所述刷新加载电路与上位机通过RS422交互。
5.根据权利要求1所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，在软核中进行在轨程序重构的步骤如下：上电固化、软核加载检测、软核程序重构和FPGA程序重构。
6.根据权利要求5所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，上电固化步骤如下：
8.根据权利要求5所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，软核程序重构步骤如下：
9.根据权利要求5所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，程序重构步骤如下：
10.根据权利要求1所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，缓存单元由五个DDR组成。
...【技术特征摘要】
1.一种支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，包括控制核心、数据存储阵列、缓存单元、刷新加载电路、程序存储单元和接口单元；控制核心包括软核和逻辑单元；所述控制核心、接口单元和刷新加载电路均与上位机交互；
2.根据权利要求1所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，所述逻辑单元包括记录进程缓存管理、回放进程缓存管理、数据调度控制和阵列控制器；
3.根据权利要求1所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，所述刷新加载电路上连接有nor flash。
4.根据权利要求1所述的支持在轨程序重构的星载固态存储器，其特征在于，软核通过axi总线与逻辑单元交互；所述控制核心与上位机通过can总线交互；所述刷新加载电路与上位机通过rs422交互。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵明强，杜承烈，贺呈磊，宛霁，王洪泽，刘晓飞，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。