[发明专利]星载收发通信机抗空间单粒子翻转系统

说明书

本发明提供了一种星载收发通信机抗空间单粒子翻转系统，运用于一星载收发通信机的中频处理模块上，主要功能为利用反熔丝FPGA芯片实时刷新SRAM型FPGA内部配置信息，从而在不间断SRAM型FPGA工作的前提下，纠正SRAM型FPGA内部发生的单粒子翻转，是SRAM型FPGA抗空间单粒子翻转的有效措施。监控FPGA为反熔丝FPGA芯片内烧录的FPGA程序，其功能模块包括：顶层模块、上电复位信号产生模块、指令脉冲检测模块、计时模块、刷新模块、三选一模块。反熔丝FPGA外围接口电路芯片包括：SRAM型FPGA、PROM芯片、看门狗芯片、电平转换器芯片、时钟驱动芯片。本发明具有一定的通用性，可以广泛应用于具有类似功能的星载收发通信设备上。

技术领域

本发明涉及一种星载收发通信机抗空间单粒子翻转系统。

背景技术

星载收发通信机在航天测控中起了异常重要的纽带作用，接收上行测量信号完成测距、测速功能，接收上行遥控信号，转发下行遥测信号和下行测量信号。星载收发通信机的主要功能由通道信号处理模块实现，通道信号处理模块功能由基于SRAM型大规模百万门级FPGA完成。

SRAM型FPGA是一种以采用CMOS工艺的SRAM结构为存储单元的FPGA，具有容量大、开发成本低、开发周期短等优点，宇航用SRAM型FPGA还具有一定的抗空间总剂量辐射能力，并对空间单粒子闩锁效应免疫，因此，SRAM型FPGA在航天电子系统设计中得到了广泛的应用。但是，SRAM型FPGA对于空间高能粒子入射所引发的单粒子翻转效应敏感。单粒子翻转发生在FPGA内部配置存储器，可能导致FPGA内部逻辑功能发生改变，并可能直接影响电子系统功能的实现。因此，SRAM型FPGA应用于空间辐射环境中时必须采取一定的防护措施，以保证电子系统功能不受空间单粒子翻转的影响。对FPGA内部配置存储器进行定时刷新就是一种有效的抗空间单粒子翻转措施。

目前在轨运行的星载收发通信机应用基于SRAM型百万门宇航级FPGA，如果不采取系统级的程控指令复位措施，单机便会发生空间单粒子翻转引起的性能指标下降，甚至部分功能失效。星载收发通信机作为星地间通信的桥梁，必须在单机方案设计中采取有效的措施，确保星地通信功能正常。

发明内容

为解决现有星载收发通信机抗空间单粒子翻转能力不足的问题，本发明提供了一种星载收发通信机抗空间单粒子翻转系统，包括：

反熔丝FPGA芯片，用于实时刷新SRAM型FPGA内部配置信息；

监控FPGA，为所述反熔丝FPGA芯片内烧录的FPGA程序，所述FPGA程序采用Verilog硬件描述语言实现。

进一步的，在上述系统中，所述监控FPGA包括：

顶层模块，用于描述各子模块间的关系，并将输入时钟进行分频处理；

上电复位信号产生模块，用于通过上电复位动作产生复位信号；

指令脉冲检测模块，用于检测指令脉冲的宽度；

计时模块，用于计时，每0.7秒产生一次启动刷新的信号；

刷新模块，用于按照一定时序对SRAM型FPGA进行刷新操作；

三选一模块，用于对输出信号进行三选一。

进一步的，在上述系统中，所述刷新模块采用三模冗余设计。

进一步的，在上述系统中，所述反熔丝FPGA芯片采用Actel公司反熔丝FPGA芯片A54SX32A-CQ84B。

进一步的，在上述系统中，所述反熔丝FPGA的外围接口电路芯片包括：SRAM型FPGA、PROM芯片、看门狗芯片、电平转换器芯片、时钟驱动芯片。