[发明专利]一种对数字信号程序处理器可靠性扩展的控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于微小卫星、空间应用领域，特别是一种对数字信号程序处理器可靠性扩展的控制方法及装置。

背景技术

当前，以高性能DSP为核心的信息处理系统广泛应用于空间飞行器电子系统中，用于实现对空间飞行器的控制管理和数据处理。由于DSP内部存储器资源有限，为实现大数据量信息处理，需要拓展其外部程序存储器和数据存储器，构成DSP最小系统。

空间飞行器在空间运行时，容易受到高能带电粒子的影响，包括总剂量效应(TID)和单粒子效应(单粒子翻转SEU+单粒子锁定SEL)，引起其信息处理系统功能异常或故障；同时随着存储器件的集成度不断提高，工艺尺寸越来越小，供电电压不断降低，电路节点的临界电荷大大降低，更容易受到SEU的影响，使得存储器件中的数据发生改变，导致功能失效。空间辐射已经对航天器造成了很大威胁，在1971年至1986年发射的同步卫星发生的故障中，71％由空间辐射造成，我国的“风云一号”气象卫星也是因为空间辐射导致姿态时空，卫星失效。由此可见，增强空间电子系统的可靠性具有重要意义与工程实际性。

空间电子系统抗辐射防护最常用的方法是进行屏蔽防护设计，采用铝或钽，对辐射敏感器件进行辐射屏蔽，此方法可有效消除TID效应对电子器件的影响；对于SEL效应，可通过外加电流监测处理电路进行保护。上述成熟方案可直接应用于DSP最小系统中。对于SEU效应，尤其是DSP外围存储器件的抗SEU设计，一般采取冗余加固处理。采用冗余设计的思路均为将软件代码在存储器件中存放多份，在加载和运行时进行三取二的操作。

专利《一种皮卫星DSP程序快速加载方法》中，DSP程序存储在外部三片SPI Flash中，上电后加载时由DSP触发FPGA串行读取三片SPI Flash中数据并进行三取二操作，所获得的值由FPGA再传输给DSP；专利《DSP运行方法及用于DSP运行的装置》中，DSP运行时，由DSP发出读信号触发FPGA读取外部三存储器的数据，进行三取二操作后传给DSP。这两个专利分别涉及DSP软件的加载、运行。

但是这两个专利也仍存在如下问题：其一，均只涉及DSP代码的读操作，未涉及DSP数据(尤其是应用程序不宜处理的栈数据)的读写操作，即只对DSP代码进行了冗余，未对DSP数据进行冗余；其二，存储器在太空的长期运行中会因为单粒子效应而发生SEU事件，如果没有及时处理，有可能会在DSP的BOOT程序代码中发生相同地址上有两个甚至三个存储值均有SEU的情况，从而发生三取二错误，导致DSP程序加载不成功，同样的情况也可能发生在DSP程序运行过程中，导致DSP程序运行错误；其三，DSP程序在长期运行过程中，DSP处理器的寄存器可能会发生SEU事件，导致DSP读或者写地址非法，DSP程序运行错误，但是这两个专利均无存储保护的功能，无法处理这种情况。

而目前并没有一种简单可靠的，利用FPGA对DSP进行可靠性扩展时，有效对DSP代码和数据进行冗余、及时纠正SEU事件、有效的对地址保护的技术方案，具体地，并没有一种对数字信号程序处理器可靠性扩展的控制方法及装置。

发明内容

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种对数字信号程序处理器进行可靠性扩展的控制方法及相应地控制装置，根据本发明的一个方面，提供了一种对数字信号程序处理器进行可靠性扩展的控制方法，通过现场可编程门阵列完成数字信号程序处理器与三片磁性随机存储器的数据交互予以实现，包括如下步骤：

a.通过现场可编程门阵列记录所述磁性随机存储器操作的基地址；

b.检查并纠正存储在所述磁性随机存储器中的数字信号程序；

c.通过数字信号程序处理器控制现场可编程门阵列完成对磁性随机存储器的读取操作和写入操作。

优选地，所述步骤b在所述数据信号程序处理器接通电源时或者复位时开始执行。

优选地，还包括如下步骤：

d.通过所述现场可编程门阵列实时监测并纠正所述磁性随机存储器的单粒子翻转事件。

优选地，所述步骤d包括如下步骤：

d1.通过所述读取操作获取三个连续的读取数据值并判断所述磁性随机存储器是否发生单粒子翻转事件，若发生单粒子翻转事件则执行步骤d2；

d2.基于三取二冗余原则从三个连续的读取数据值获取优选读取数据值，并使用所述优选读取数据值刷新所述磁性随机存储器中相应地址的错误值。

优选地，所述步骤d2之后还包括如下步骤：