[发明专利]一种星载DSP程序外部引导加载方法及加载系统

说明书

一种星载DSP程序外部引导加载方法及加载系统，涉及DSP程序加载技术，解决现有DSP程序加载方法存在程序内存必须小于DSP的内部RAM内存，并且如果与外部引导相关的硬件电路或者FPGA时序逻辑出现故障，引导过程将会失败，导致DSP不能工作等问题，由DSP、FPGA和EEPROM依次相连组成。EEPROM中存储三份二级bootloader程序，所述FPGA作为DSP引导加载三取二的关键，实现了SPI通信协议，分别与DSP和EEPROM进行通信，并对EEPROM中的三份二级bootloader程序数据按位进行三取二校验。本发明所述的引导方法同时具有内部引导和外部引导功能，以防外部引导电路硬件或者FPGA程序出现故障，遥控指令能够通过FPGA灵活切换引导方式，保证用户程序正常运行。

技术领域

本发明涉及一种星载DSP程序外部引导加载方法及系统，防止数字信号处理器TMS320F2812单粒子翻转现象。

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地应用于航天设备的研制。然而空间工作环境比较复杂，对大规模集成电路的影响日益严重，轨道上高低温、辐射、空间单粒子翻转(SEU)等现象导致卫星出现故障的事件频繁发生。单粒子翻转事件最易发生在数字信号处理器(DSP)、复杂可编程逻辑器件(FPGA)等逻辑器件中。通常DSP软件程序一般存放在Flash或者可编程只读存储器(EEPROM)等可重复擦写的存储器中，以便调试、更改。然而这些存储器抗辐射指标低，抵抗单粒子能力有限，一旦存储于其中的代码发生了单粒子翻转，那么可能导致整个软件无法正常加载。故需要在设计上对其进行加固处理。

一般抗单粒子翻转的方法主要通过硬件抗辐照加固和软件冗余加固两种措施。首先，通过硬件来提高抗辐射性能，通常都是增加器件冗余或者是采用抗辐射指标高的处理器和存储器。其次，软件设计上采取冗余加固处理。采用冗余设计的思路均为将软件代码在存储器中存放多份，但是加载方案各有不同。

针对上述需求，目前，国内外也有很多关于软件冗余加载的解决方案。

公开号CN102043754A的专利提出一种提高星载DSP加载引导可靠性的方法。该发明采用CPLD实现了对DSP的串行EEPROM加载进行三取二表决，并对DSP的管脚进行扩展，时分复用，减小了硬件冗余，该方法方便灵活，减小了开发时间和开发成本。但也存在一些问题如，当外部引导出现软件或者硬件的问题，则DSP不能正常工作。另外，该发明只针对于小于内部RAM内存的程序，增加了方法的使用局限性。

公开号CN105446783A的专利提出一种皮卫星DSP程序快速加载方法。该发明在3片SPI Flash中存有不同版本的DSP程序，FPGA接收带有偏移地址的遥控指令，读取相应版本的DSP程序并发送至DSP。当卫星软件出故障时，可以加载核心版本，为进行故障恢复提供基础。该发明存在同样的一些问题如，当外部引导出现软件或者硬件的问题，则DSP不能正常工作。另外，该发明只针对于小于内部RAM内存的程序，增加了方法的使用局限性。

综上，现有常规思路是将程序存储三份在外部存储器EEPROM中，通过外部逻辑电路FPGA对其进行三取二校验，将校验结果引导加载到TMS320F2812的内部RAM中运行，这种方法的局限性在于程序内存必须小于TMS320F2812的内部RAM内存，同时，如果与外部引导相关的硬件电路或者FPGA时序逻辑出现故障，引导过程将会失败，DSP不能工作。然而，目前好多航天程序功能复杂，占用的内存比较大，很可能满足不了该引导方法的要求，本发明基于以上技术的不足，提出了基于TMS320F2812的大内存用户程序高效可靠的引导加载方法。

发明内容

本发明为解决现有DSP程序加载方法存在程序内存必须小于DSP的内部RAM内存，并且如果与外部引导相关的硬件电路或者FPGA时序逻辑出现故障，引导过程将会失败，导致DSP不能工作等问题，提供一种星载DSP程序外部引导加载方法及加载系统。