一种抗单粒子翻转的星载数据处理系统及方法与流程

技术特征：
1.一种抗单粒子翻转的星载数据处理系统，其特征在于，包括：dsp处理器、fpga可编程门阵列、flash存储器、回读刷新芯片、prom存储器和外部接口驱动模块；dsp处理器与fpga可编程门阵列连接，flash存储器通过数据、地址总线分别与dsp处理器、fpga可编程门阵列连接，fpga可编程门阵列与回读刷新芯片连接，回读刷新芯片与prom存储器连接；且在dsp处理器与fpga可编程门阵列之间设置有心跳线。2.根据权利要求1所述的一种抗单粒子翻转的星载数据处理系统，其特征在于，包括基础数据抗单粒子翻转模块，在该模块中包括回读检测模块、纠检错算法模块和三模冗余设计模块；所述回读检测模块，用于由回读刷新芯片对fpga的配置区数据进行回读，一旦检测到fpga配置区发生翻转，则重新加载，确保fpga配置区工作正常；所述纠检错算法模块，用于对单粒子翻转事件进行检测和恢复；所述三模冗余设计模块，用于对fpga实现的寄存器、存储模块保存数据的完整性检测和纠错算法进行三模冗余设计。3.根据权利要求1所述的一种抗单粒子翻转的星载数据处理系统，其特征在于，包括dsp程序boot的抗单粒子翻转模块，用于执行如下流程：编写dsp芯片的二次boot代码，通过fpga实现flash地址译码功能，以及对dsp处理器复位控制来实现该部分抗单粒子翻转的能力，使dsp芯片程序能boot成功，加载正确的运行程序；对flash存储器按页分区，将二次boot代码进行多重备份，通过fpga实现地址译码控制和复位控制，加载dsp处理器的二次boot程序，加载后对boot代码自身进行完整性检测，如果有错误，则重新从另一页boot code中加载二次boot程序，直到加载成功后，dsp处理器通过心跳线向fpga发出心跳信号告知工作正常，并对flash中的数据进行检测，在检测并修复flash中的数据后，二次boot程序再加载dsp进行业务处理的正常数据，完成程序的boot功能。4.根据权利要求1所述的一种抗单粒子翻转的星载数据处理系统，其特征在于，包括dsp运行阶段抗单粒子翻转模块，用于对运行的程序存储区进行完整性校验，防止发生单粒子翻转；对于数据区的常量也采用完整性检验，变动区域则采用动态刷新和三模冗余机制进行保护。5.根据权利要求1～5任一所述的一种抗单粒子翻转的星载数据处理系统，其特征在于，包括资源开销调整模块，用于根据轨道高度的不同评估单粒子效应发生的强度，调整进行单粒子防护而占用的资源开销。6.一种基于权利要求5所述的抗单粒子翻转的星载数据处理系统的方法，其特征在于，包括步骤：s1，基础数据抗单粒子翻转，在该步骤中，通过完整性检测和纠错算法构建基础防护能力，使系统在单粒子翻转效应下始终能抗毁顽存；同时，对fpga实现的寄存器、存储模块保存数据进行完整性检测和纠错算法时再进行三模冗余设计，从而构建最基础的抗单粒子翻转的防护能力；s2，dsp程序boot的抗单粒子翻转，在该步骤中，通过二次boot代码完成程序的boot功能；
s3，dsp运行阶段抗单粒子翻转，在该步骤中，对运行的程序存储区进行完整性校验，防止发生单粒子翻转；对于数据区的常量也采用完整性检验，变动区域则采用动态刷新和三模冗余机制进行保护。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤s1中，包括如下步骤：s11，基于抗辐射的prom芯片，由回读刷新芯片对fpga的配置区数据进行回读，一旦检测到fpga配置区发生翻转，则重新加载，确保fpga配置区工作正常；s12，对dsp处理器和flash存储器数据的正确性，均由纠检错算法对单粒子翻转事件进行检测和恢复，且该纠检错算法采用三模冗余的原理进行功能实现，并检测其运行功能的正确性；s13，利用prom存储fpga的配置数据，该配置数据为fpga实现的算法和逻辑功能，包括实现的数据完整性检测、纠错算法的运行代码。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s2中，包括如下步骤：s21，编写dsp芯片的二次boot代码，通过fpga实现flash地址译码功能，以及对dsp处理器复位控制来实现该部分抗单粒子翻转的能力，使dsp芯片程序能boot成功，加载正确的运行程序；s22，对flash存储器按页分区，将二次boot代码进行多重备份，通过fpga实现地址译码控制和复位控制；s23，加载dsp处理器的二次boot程序，加载后对boot代码自身进行完整性检测，如果有错误，则重新从另一页boot code中加载二次boot程序，直到加载成功后，dsp处理器通过心跳线向fpga发出心跳信号告知工作正常，并对flash存储器中的数据进行检测，在检测并修复flash中的数据后，二次boot程序再加载dsp进行业务处理的正常数据，完成程序的boot功能。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s3之后，还包括如下步骤：s4，根据轨道高度的不同评估单粒子效应发生的强度，进而调整进行单粒子防护而占用的资源开销。

技术总结
本发明公开了一种抗单粒子翻转的星载数据处理系统及方法，包括DSP处理器、FPGA可编程门阵列、Flash存储器、回读刷新芯片、PROM存储器和外部接口驱动模块；DSP处理器与FPGA可编程门阵列连接，Flash存储器通过数据、地址总线分别与DSP处理器、FPGA可编程门阵列连接，FPGA可编程门阵列与回读刷新芯片连接，回读刷新芯片与PROM存储器连接；且在DSP处理器与FPGA可编程门阵列之间设置有心跳线等；本发明能有效地提高开发效率、增强星载数据处理能力、降低成本、缩短开发周期，能应用在星载遥测设备、星载遥控设备、星载数传设备、空间站话音设备、空间站图像设备等太空电子设备中。间站图像设备等太空电子设备中。间站图像设备等太空电子设备中。


技术研发人员：江卫 谢永春 张芳 邓雷升 付江 徐梦茗
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十研究所
技术研发日：2021.07.23
技术公布日：2021/11/4