[发明专利]基于Zynq-7000的双核ARM处理器抗单粒子翻转防护方法

说明书

基于Zynq‑7000的双核ARM处理器抗单粒子翻转防护方法，属于处理器抗辐射加固领域。解决了双模冗余方法仅能实现故障检测，无法实现故障恢复，且现有的故障检测复杂的问题。本发明方法包括如下步骤：采用双核互检方法对双核所执行的程序进行错误检测，再对检测出的错误进行回卷恢复，实现错误的恢复。主要用于对双核所执行的程序进行错误检测及恢复。

技术领域

本发明属于处理器抗辐射加固领域。

背景技术

采用商用货价(Commercial Off The Shelf，COTS)FPGA产品研制小卫星及微小卫星是卫星技术新的发展方向。其中，Xilinx Zynq-7000 SoC芯片作为异构多核SoC不断发展的产物，将双核ARM处理器、可编程逻辑和硬IP外设嵌入在同一芯片内，其灵活性与可配置性的完美结合受到小卫星领域的广泛关注，并逐渐应用于航天领域的工程实践中。

Zynq芯片PS(Process System)部分集成了双核Cortex-A9ARM处理器，可采用非对称多处理(Asymmetric Multi-core Processor,AMP)机制以并行或冗余的方式执行不同的任务，使系统性能实现最大化。但Zynq作为COTS器件其抗辐射能力较低，容易受到单粒子翻转的影响，发生瞬态且可恢复的软错误，体现在软件上会导致软件的运行发生控制流错误和数据流错误，使软件的运行轨迹发生混乱或产生错误的计算结果，影响软件的正确执行，从而导致软件错误。

在星载系统的设计中，不仅要满足星载系统基本的功能需求，更要考虑星载系统的高可靠性要求。Zynq-7000 SoC片内双核ARM处理器的天然冗余资源为星载软件的容错设计提供了新的解决思路。利用其异构双核ARM冗余处理器资源，可以采用经典的双模冗余的方法进行容错，但是仅能实现故障检测，而无法实现故障恢复。

发明内容

本发明是为了解决双模冗余方法仅能实现故障检测，无法实现故障恢复，且现有的故障检测复杂的问题。本发明提供了一种基于Zynq-7000的双核ARM处理器抗单粒子翻转防护方法。

基于Zynq-7000的双核ARM处理器抗单粒子翻转的防护方法，该方法包括如下步骤：

采用双核互检方法对双核所执行的程序进行错误检测，再对检测出的错误进行回卷恢复，实现错误的恢复。

所述采用双核互检方法对双核所执行的程序进行错误检测，再对检测出的错误进行回卷恢复，实现错误的恢复的具体过程为：

步骤一：双核分别定义为CPU0和CPU1，将CPU0的输入复制到CPU1中，确保二者具有相同的输入信息；所述CPU0和CPU1中执行相同的程序，该程序被分成的m-1段，每段的末尾为一个检查点，检查点的序号为i，i的初值为1，i为整数，m为大于3的整数；

步骤二：分别在CPU0和CPU1中，从当前程序执行的位置并行执行到第i个检查点；再将CPU0的执行结果复制给CPU1后，同时执行步骤三一和步骤四一；

步骤三一：CPU1的定时器开始计数，执行步骤三二；

步骤三二：将CPU1的执行结果与CPU0的执行结果进行比较，判断CPU1输出的比较结果是否相同，结果为是，执行步骤五，结果为否，执行步骤三三；

步骤三三：判断CPU1的定时器AWDT1是否超时，结果为是，CPU0和CPU1中的程序回卷至上一检查点，执行步骤二，结果为否，执行步骤三四；

步骤三四：判断CPU0的定时器AWDT0是否超时，结果为是，CPU0和CPU1中的程序卷回至上一检查点，执行步骤二，结果为否，执行步骤三二；

步骤四一:CPU0的定时器开始计数，执行步骤四二；