[发明专利]一种适用商业卫星的FPGA多备份程序加载方法及装置

说明书

本发明提供了适用商业卫星的FPGA多备份程序加载方法，ARM处理器向选择单元和FPGA单元发送信号；FPGA单元读取一个存储单元的信息，进行加载：ARM处理器监控FPGA单元状态；若一段时间内，ARM处理器未收到FPGA单元发送的遥测信息，ARM处理器控制FPGA单元断电，选择另一存储单元重新加载。本发明还提供了加载装置，包括选择单元和多个存储单元，所述存储单元与FPGA单元连接，用于存储FPGA单元的配置代码；所述选择单元分别与存储单元、FPGA单元和ARM处理器连接。本发明采用多个存储单元,使用ARM处理器来选择存储单元，在部分存储单元异常时,仍能保证FPGA正常加载，同时在FPGA程序运行异常时，控制FPGA重新加载。

技术领域

本发明属于计算机领域，特别涉及一种适用商业卫星的FPGA多备份程序加载方法及装置。

背景技术

未来10年全球将发射7000颗小卫星，卫星按照其应用分为通信卫星、遥感卫星、导航卫星，遥感卫星主要分布在低轨（400-1000km）。目前大多数卫星的测控、数传、导航数据处理单元等采用FPGA+CPU的灵活架构。然而宇宙中存在各种辐射射线，使得高性能FPGA系统受太空射线影响而产生单粒子效应的概率大大提高，并且器件的集成度越高，单粒子效应的影响就越显著，这严重影响和制约着航天电子仪器设备的正常工作。

常规航天级FPGA可靠性措施采用控制器FPGA，采用SelectMAP加载方式，所用控制器一般为ACLTEL公司反熔丝或者flash结构FPGA或者专用FPGA加载控制芯片（如上海复旦微电子公司抗辐射回读刷新芯片JFMRS01RH）。这种系统过于庞大，且价格昂贵，成本在2万人民币以上，同时需要额外功耗1W以上，不适合商业航天的应用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种适用商业卫星的FPGA多备份程序加载方法及装置，采用多个存储单元,使用ARM处理器来选择存储单元，在部分存储单元异常时,仍能保证FPGA正常加载，不影响任务执行，同时在FPGA程序运行异常时，可以通过使用CPU监控办法，控制FPGA重新加载，具有成本低、功耗小的优点。

本发明采用的技术方案是：一种适用商业卫星的FPGA多备份程序加载方法，包括以下步骤：

步骤1：ARM处理器控制FPGA单元加电，同时向选择单元发送片选使能信号，向FPGA单元发送加载控制信号；

步骤2：FPGA单元向选择单元发送片选信号；选择单元向对应的存储单元发送片选信号；

步骤3：FPGA单元读取该存储单元的信息，进行加载：若加载成功，向ARM处理器发送加载完成指示信号；若加载未成功，等待一段时间；

步骤4：ARM处理器开始监控FPGA单元状态；若一段时间内，ARM处理器未收到FPGA单元发送的遥测信息，ARM处理器控制FPGA单元断电，并重复步骤1，选择另一个存储单元用于FPGA单元加载。

优选的，每次步骤1中, ARM处理器发出的片选使能信号不同。

本发明采用的技术方案还是：一种适用商业卫星的FPGA多备份程序加载装置，包括选择单元和存储单元，

所述存储单元与FPGA单元连接，所述存储单元用于存储FPGA单元的配置代码；所述存储单元的数量不止一个；

所述选择单元分别与存储单元、FPGA单元和ARM处理器连接，所述选择单元用于根据ARM处理器和FPGA单元的信号，选择一个存储单元用于FPGA单元的加载。

优选的，所述选择单元包括若干通道，每个通道均与FPGA单元、ARM处理器和存储单元连接。

优选的，所述通道的结构均相同，每个通道对应一个存储单元。

优选的，所述通道为缓冲门。

优选的，所述存储单元的数量为2-4个。