一种基于1553B的FPGA程序在轨升级的方法及系统与流程

一种基于1553b的fpga程序在轨升级的方法及系统
技术领域
1.本发明用于卫星、载人航天器、空间实验室、深空探测器等空间飞行器用存储设备的fpga软件的在轨升级功能的实现，特别是一种星载存储设备基于1553b的fpga程序在轨升级的方法。


背景技术：

2.遥感领域卫星的存储设备不具备fpga软件的在轨升级功能。随着航天器寿命的增长和任务难度的加大，星载存储设备的各个软件的复杂度越来越高，需要具备在轨升级功能，以应对可能出现的任务扩展和软件潜在缺陷。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题是：
4.本发明提供了基于1553b的fpga软件在轨升级的实现方法及系统，本发明克服了现有卫星、空间飞行器用存储设备不能够在轨升级fpga软件的问题。
5.本发明的技术解决方案是：
6.一种星载存储设备基于1553b的fpga程序在轨升级的方法：包括fpga上注和程序切换；
7.若通过1553b接收到开始上注fpga指令，执行fpga上注流程；若上次断电前，通过1553b接收到程序切换指令，则本次整机加电后，执行程序切换流程。
8.可选地，fpga上注流程包括步骤如下：
9.(11)整机加电后，固态存储器处于空闲态，在收到开始上注fpga指令后，将固态存储器工作状态切换为上注状态，等待接收上注数据，待接收到上注数据后进入步骤(12)；
10.(12)cpu软件接收到上注的数据包，先对收到的数据包进行校验，校验成功后；将收到的一整帧数据缓在mram芯片中并进行数据组帧处理，向配置管理fpga发送写flash命令，并进入步骤(13)；
11.(13)等待配置管理fpga对flash擦除完成后上报数据请求中断，收到数据请求中断后将数据请求中断计数加1，并进入步骤(14)；
12.(14)将缓存在mram中的数据组帧发送给配置管理fpga，进入步骤(15)；
13.(15)判断数据请求中断计数是否大于m，若小于m时进入步骤(13)；反之则数据请求中断计数清零并进入步骤(16)；
14.(16)若未收到上注结束指令回到步骤(11)，否则结束本流程。
15.步骤(15)中m的取值范围为5～10。
16.可选地，程序切换流程包括步骤如下：
17.(21)整机加电后，将存储在mram中的fpga程序切换标识置为无效，进入步骤(22)；
18.(22)向配置管理fpga发送切换指令，工作状态设置为fpga切换状态，等待接收到配置完成中断，配置管理fpga按照指令内容重新配置fpga，并在配置完成后上报配置完成
中断，进入步骤(23)；
19.(23)收到配置完成中断，工作状态设置为空闲态，退出本流程。
20.一种星载存储设备基于1553b的fpga程序在轨升级系统，包括：升级控制模块、上注模块和程序切换模块；
21.若升级控制模块通过1553b接收到开始上注fpga指令，则控制上注模块执行fpga上注流程；若上次断电前，升级控制模块通过1553b接收到程序切换指令，则本次整机加电后，控制程序切换模块执行程序切换流程。
22.本发明与现有技术相比的优点在于：
23.采用本发明所述方法使得存储设备突破了传统的在轨使用模式，使得存储设备可以适应卫星及空间飞行器可能出现的任务扩展和软件潜在缺陷要求。
24.(1)增强了存储设备的可靠性和可扩展性，使其可以应对可能出现的任务扩展和软件潜在的缺陷；
25.(2)实现了基于1553b的fpga软件在轨升级功能，使其在轨工作时可以通过地面上注的方式升级flash中存储的软件，提高了在轨工作的可靠性和可扩展性。
26.(3)实现了fpga程序的在轨切换功能，使其在轨工作时可以在prom程序和flash程序任意选择切换。
27.(4)实现了单个或者多个fpga配置项程序同时升级和切换。
附图说明
28.图1为本发明硬件设计原理图；
29.图2为本发明的接收上注数据的示意图；
30.图3为本发明的程序切换示意图。
具体实施方式
31.通过软件逻辑设计，使用1553b接收上注指令，将正确的程序数据通过内部接口发送给配置管理fpga，配置管理fpga将收到的程序写入flash中；通过1553b发送指令程序切换指令，软件将配置信息存储在本地mram中，再次加电时cpu软件会将配置信息发送给配置管理fpga，由配置管理fpga依据收到的参数重新配置fpga软件。
32.本发明一种星载存储设备基于1553b的fpga程序在轨升级的方法，包括fpga上注和程序切换；
33.若通过1553b接收到开始上注fpga指令，执行fpga上注流程；若上次断电前，通过1553b接收到程序切换指令，则本次整机加电后，执行程序切换流程。
34.fpga上注流程包括步骤如下：
35.(11)整机加电后，固态存储器处于空闲态，在收到开始上注fpga指令后，将固态存储器工作状态切换为上注状态，等待接收上注数据，待接收到上注数据后进入步骤(12)；
36.(12)cpu软件接收到上注的数据包，先对收到的数据包进行校验，校验成功后；将收到的一整帧数据缓在mram芯片中并进行数据组帧处理，向配置管理fpga发送写flash命令，并进入步骤(13)；
37.(13)等待配置管理fpga对flash擦除完成后上报数据请求中断，收到数据请求中
断后将数据请求中断计数加1，并进入步骤(14)；
38.(14)将缓存在mram中的数据组帧发送给配置管理fpga，进入步骤(15)；
39.(15)判断数据请求中断计数是否大于m，若小于m时进入步骤(13)；反之则数据请求中断计数清零并进入步骤(16)；
40.(16)若未收到上注结束指令回到步骤(11)，否则结束本流程。
41.步骤(15)中m的取值范围为5～10。
42.程序切换流程包括步骤如下：
43.(21)整机加电后，将存储在mram中的fpga程序切换标识置为无效，则进入步骤(22)；
44.(22)向配置管理fpga发送切换指令，工作状态设置为fpga切换状态，等待接收到配置完成中断，配置管理fpga按照指令内容重新配置fpga，并在配置完成后上报配置完成中断，进入步骤(23)；
45.(23)收到配置完成中断，工作状态设置为空闲态，退出本流程。
46.一种星载存储设备基于1553b的fpga程序在轨升级系统，包括：升级控制模块、上注模块和程序切换模块。
47.若升级控制模块通过1553b接收到开始上注fpga指令，则控制上注模块执行fpga上注流程；若上次断电前，升级控制模块通过1553b接收到程序切换指令，则本次整机加电后，控制程序切换模块执行程序切换流程。
48.上注模块执行fpga上注流程，具体为：
49.(11)整机加电后，固态存储器处于空闲态，在收到开始上注fpga指令后，将固态存储器工作状态切换为上注状态，等待接收上注数据，待接收到上注数据后进入步骤(12)；
50.(12)cpu软件接收到上注的数据包，先对收到的数据包进行校验，校验成功后；将收到的一整帧数据缓在mram芯片中并进行数据组帧处理，向配置管理fpga发送写flash命令，并进入步骤(13)；
51.(13)等待配置管理fpga对flash擦除完成后上报数据请求中断，收到数据请求中断后将数据请求中断计数加1，并进入步骤(14)；
52.(14)将缓存在mram中的数据组帧发送给配置管理fpga，进入步骤(15)；
53.(15)判断数据请求中断计数是否大于m，若小于m时进入步骤(13)；反之则数据请求中断计数清零并进入步骤(16)；
54.(16)若未收到上注结束指令回到步骤(11)，否则结束本流程。
55.所述m的取值范围为5～10。
56.程序切换模块执行程序切换流程，具体为：
57.(21)整机加电后，将存储在mram中的fpga程序切换标识置为无效，则进入步骤(22)；
58.(22)向配置管理fpga发送切换指令，工作状态设置为fpga切换状态，等待接收到配置完成中断，配置管理fpga按照指令内容重新配置fpga，并在配置完成后上报配置完成中断，进入步骤(23)；
59.(23)收到配置完成中断，工作状态设置为空闲态，退出本流程。
60.图1是本发明硬件设计原理图，表明了星载存储设备基于1553b的fpga软件升级工
作原理，主要包括了控制器(cpu)、1553b总线控制器、配置管理fpga、prom和flash接口电路实现方式。
61.实施例
62.本发明优选的具体实施过程为：
63.1、以fpga上注升级为例，对本发明具体实施方式做进一步介绍。
64.(1)整机加电后，固态存储器处于空闲态，收到开始上注fpga指令，固态存储器工作状态切换为上注状态，等待接收上注数据。
65.(2)接收到上注的数据包，先对收到的数据包进行校验，校验成功后。将收到的一整帧数据缓在mram芯片中，向配置管理fpga发送写flash命令，并进入第3步。
66.(3)等待配置管理fpga对flash擦除完成后上报数据请求中断，收到数据请求中断后将数据请求中断计数加1，并进入第(4)步。
67.(4)将缓存在mram中的数据组帧发送给配置管理fpga，进入第(5)步。
68.(5)数据请求中断计数是否为6，不为6进入步骤(3)。为6则数据请求中断计数清零并进入步骤(6)。
69.(6)未收到上注结束指令回到步骤(1)，否则结束本流程。
70.图2是本发明的接收上注数据的示意图，表明了星载存储设备接收上注的fpga程序的流程示意。
71.2、以程序切换为例，对本发明具体实施方式做进一步介绍。
72.(1)整机加电后，判断检查是否需要切换fpga配置程序，若需要切换程序，则进入步骤(2)，不需要则结束本流程。
73.(2)向配置管理fpga发送切换指令，工作状态设置为fpga切换状态，等待接收到配置完成中断，配置管理fpga按照指令内容重新配置fpga，并在配置完成后会上报配置完成中断，进入步骤(3)。
74.(3)收到配置完成中断，工作状态设置为空闲态，退出本流程。
75.图3是本发明的程序切换示意图，表明了本发明在落焊的prom程序和升级的flash程序选择配置的示意图。
76.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
77.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。