[发明专利]一种基于AT697处理器的单粒子翻转故障处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空、航天电子综合化技术领域，更具体地涉及一种针对航天抗辐照处理器AT697系列处理器单粒子翻转故障软件处理设计方案。

背景技术

随着航天技术的不断发展，设备的高集成度、高复杂度、高可靠性成为星上设备必然发展趋势，大规模集成电路现已广泛的应用于航天设备的研制。然而复杂的空间环境对大规模集成电路的影响也日益严重，特别是空间单粒子翻转(SEU)现象，已成为星载设备的最为常见的故障之一。空间单粒子翻转现象是指宇宙中单个高能粒子射入半导体器件的灵敏区，使器件存储的内容发生翻转变化(“0”->“1”或“1”->“0”)，导致系统功能紊乱，严重时会发生灾难性事故。单粒子事件最易发生在SRAM、RAM、EEPROM等存储器件及CPU、FPGA等逻辑器件中。

目前处理器、FPGA抗辐照技术日益成熟，可以实现单粒子翻转免疫或发生概率极低，但是CPU的抗辐照能力优秀不能决定整个星载设备的安全可靠，如何减少RAM、EEPROM等最易受到单粒子事件影响的存储器件对星载设备的发展至关重要。目前对于SRAM、RAM、EEPROM等器件抗单粒子事件设计通常采用EDAC(错误检测与纠正)的设计方式，由EDAC专用芯片或FPGA实现对RAM、EEPROM的1bit翻转错误和多bit错误的检测接口。

ATMEL公司生产的宇航级抗辐照处理器AT697系列(ATMEL697D/E/F)，作为一款完全抗辐照设计的处理器，集成了EDAC单元模块，目前被广泛应用。其提供了对RAM、EEPROM等存储器件的单粒子翻转检测功能及纠错接口。但是没有提供具体的处理策略及实现功能，需要设计人员在实际使用中完成。

本发明基于AT697系列处理器，根据其提供EDAC检测接口的特点，针对空间单粒子故障提出一套完成的软件处理设计方案。

发明内容

本发明的目的在于，为克服上述问题，本发明提供了一种基于AT697处理器的单粒子翻转故障处理方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于AT697处理器的单粒子翻转故障处理方法，所述方法包含：

步骤101)定义AT697处理器变量的格式；

步骤102)初始化AT697F处理器的EDAC功能模块及RAM空间的数据；

步骤103)检测并修改与EDAC模块相连的RAM或EEPROM存储器由单粒子翻转造成的错误；

步骤104)建立维护策略，主动周期性的遍历访问所有RAM和EEPROM存储器的存储空间，进而减少并消除单bit错误。

根据AT697处理器的硬件特征定义变量类型，并将全局变量分为重要变量和常规变量，具体为；

a.将所有变量使用32位宽定义；

b.将重要变量集中存放在指定地址空间内，并且存储内容一式三份，在读取时进行按位三取二处理。

可选的，上述步骤102)进一步包含：

步骤102-1)将RAM或EEPROM存储器的控制寄存器初始化并清除错误地址寄存器；

步骤102-2)将RAM存储空间的存储单元清零；

步骤102-3)配置RAM或EEPROM存储器的第二控制寄存器的保护位PE位使能；

步骤102-4)清除错误状态寄存器的内容。

将发生错误的地址存放在AT697处理器的错误地址寄存器中，并将发生错误的状态类型存放在AT697处理器的CPU错误状态寄存器中。

可选的，步骤103-1)检测一比特错误并进行纠错：

a关闭中断；

b读取错误地址寄存器；

c检查是否发生EDAC模块的单比特错误，如果没有发生则清除错误状态寄存

器后，重新开启中断后结束；

d当发生单比特错误时，读取错误地址；检查错误地址是否在RAM空间，如果出错地址在RAM空间，则从错误地址寄存器中读出错误地址，读取错误地址空间的对应的数据，并将该数据回写至错误地址中，记录错误状态；

如果错误发生在EEPROM空间，开启EEPROM写使能后，从错误地址寄存器中读出错误地址，读取错误地址空间的对应的数据，并将该数据回写至错误地址中，执行EEPROM写禁止，记录错误状态；如果不在上述空间，清除错误状态寄存器后，重新开启中断后结束；

e完成RAM和EEPROM存储器的纠错后，清除错误状态寄存器后，重新开启中断后结束；

步骤103-2)检测指令访问异常错误并纠错；

a关闭中断；