[发明专利]一种星载嵌入式软件容错启动系统及方法

说明书

本发明公开一种星载嵌入式软件容错启动系统及方法，所述系统包括：一片处理器，一片EEPROM和2片SDRAM和看门狗电路，BOOT1(引导)区域和主程序区域备份三份存储于EEPROM中。该方法利用处理器的异常陷阱处理机制，将EDAC和三模冗余两种方法结合起来，确保星载嵌入式系统在空间复杂环境下实现容错启动和运行。在启动阶段，利用处理器的EDAC功能对BOOT1区域进行检查和纠错，当遇到一位翻转时直接纠正；当遇到多位翻转时记录出错地址并进入特定陷阱，在陷阱通过“三取二”仅对翻转位的进行纠正。本发明优点：相对于传统的三模冗余方式，弥补了引导区域无法做“三模”的不足，提高了系统的可靠性；相对于EDAC的纠一检二功能，可适用于多位翻转的情况，适用性更加广泛。

技术领域

本发明涉及卫星星载设备数据存储的可靠性设计，特别涉及一种星载嵌入式软件容错启动系统及方法。

背景技术

星载嵌入式系统在空间复杂环境下，存储器易受到宇宙中单个高能粒子的影响，导致逻辑状态翻转：存储的“0”变为“1”，或者“1”变成“0”，从而导致系统发生故障，这种现象称为“单粒子翻转(SEU)”。

传统的星载嵌入式系统通常包括CPU、PROM、SRAM、时钟、复位及电源等外围电路。其中，PROM作为程序存储器，能够抗单粒子翻转，但其容量小且只能写一次，不便于调试和软件升级维护。传统星载嵌入式系统有点在于可靠性高，但升级维护性较差、成本高。

目前，星载嵌入式系统的存储器中对单粒子翻转造成的影响主要有两种处理方法：一种是依赖于硬件的EDAC功能；另一种是采取三模冗余的方式，将程序存储于内存的三个不同区域，上电复位时进行三取二表决。EDAC纠错的方法受到处理器运算能力和校验码长度的限制，目前只能对每32位中有1位翻转的情况就行纠正，对两位及以上的翻转仅能报错但不能纠正。三模冗余方式进能够实现对每32位中多位翻转的修复，但是BOOT区域无法做三模冗余且在ROM区域冗余操作耗时较长。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提出一种星载嵌入式软件容错启动系统及方法，提高了星载嵌入式系统的在轨可维护性，降低了成本。

CPU、EEPROM、SDRAM、看门狗电路模块、时钟电路模块；

所述的CPU为32位SPARC V8架构，型号为爱特梅尔公司的AT697F，具有EDAC功能；

所述的EEPROM型号为3D-PLUS公司的3DEE8M08VS8190MSA00T，容量为1M×8bit，最高时钟频率4MHz；

所述的SDRAM型号为3D-PLUS公司的3DSD1G32VS2141SSA75T，容量为32M×32bit，最高时钟频率133MHz；

所述的看门狗电路型号为INTERSIL公司的ISL-705ARHVF，其最长喂狗时间为1.6秒，产生复位电平为低电平，复位信号脉冲宽度200毫秒；

所述的时钟电路型号为MMDC公司的WO33AR-20MHz，频率为20MHz，电压为3.3V；

所述系统中，各模块连接关系如下：程序存储于EEPROM，程序运行于SDRAM，时钟电路为CPU提供时钟信号，看门狗电路为CPU提供复位信号。BOOT1、BOOT2和主程序存储于EEPROM的三个不同区域，各段程序的EDAC校验码烧录至EEPROM的末尾20％区域。CPU将32位数据线和8位EDAC校验码分为两组，数据线低16位放在一片SDRAM中，数据线高16位和EDAC校验码放在另一片SDRAM中。

基于上述系统，本发明还公开一种星载嵌入式软件容错启动方法，包括：

步骤1)在地面上烧录所述系统的程序至EEPROM。将BOOT1区域、BOOT2区域和主程序区域，烧录至EEPROM的三个不同区域。将各个程序的EDAC校验码烧录至EEPROM的末尾20％区域。