抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置,包括配置管理电路和数字信号处理电路。配置管理电路包括反熔丝型FPGA、第一外部晶振电路以及数个flash存储器，第一外部晶振电路、flash存储器分别与反熔丝型FPGA连接；数字信号处理电路包括SRAM型FPGA、高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路；反熔丝型FPGA与SRAM型FPGA通信连接，高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路分别与SRAM型FPGA连接，调试与下载电路与上位机连接，向SRAM型FPGA下载程序代码。该装置提高了星载高速通信系统的数据处理速度和抗单粒子翻转性能。

【技术实现步骤摘要】
抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置
本技术涉及星载高速通信
，具体涉及一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置。
技术介绍
星载高速通信是指利用高频无线电波和激光束作为载波在星间或星地间传输文字、语音、图像、视频等信息的一种技术，其优势在于频带较宽，可以增加链路通信容量。空间环境复杂多变，特别是带电粒子辐照环境恶劣，高能带电粒子会导致电子设备工作异常甚至失效，严重影响航天器的可靠性和寿命，为了降低该影响，必须对星载电子设备进行抗辐照设计。单粒子翻转属于常见的带电粒子对电子设备辐照效应，具体是指电子设备在受到高能带电粒子辐射时，其具有CMOS元器件的集成电路的点位状态发生翻转的现象，如“0”变成“1”或者“1”变成“0”，这种现象严重影响航天电子设备的可靠性。为了处理高速率信号，SRAM型FPGA越来越受欢迎，但是SRAM型FPGA对单粒子翻转非常敏感，以至于在使用SRAM型FPGA时，必须考虑采取有效方法抗单粒子翻转。现有抗单粒子翻转方法中，最常用的就是增加冗余，比如三模冗余技术，但是这种技术需要附加更多的硬件资源，价格高、体积大、重量大，不利于航天器的批量化、商业化以及轻量化。上述因素制约着星载高速通信系统的可靠性、高速率、轻量化。随着人们对卫星宽带互联网的需求不断增加，以及高速通信技术的发展，开发适于星载的抗单粒子翻转、高速率、轻量化的数据处理装置尤为重要。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本技术的目的是提供一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置。为了实现本技术的上述目的，本技术提供了一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置,包括配置管理电路和数字信号处理电路。所述配置管理电路包括反熔丝型FPGA、第一外部晶振电路以及数个flash存储器，所述第一外部晶振电路、flash存储器分别与所述反熔丝型FPGA连接，所述反熔丝型FPGA与控制端通信连接，控制端向反熔丝型FPGA发送系统配置信号，所述反熔丝型FPGA向控制端发送状态反馈信号；所述数字信号处理电路包括SRAM型FPGA、高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路；所述反熔丝型FPGA与所述SRAM型FPGA通信连接，所述高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路分别与所述SRAM型FPGA连接，所述调试与下载电路与上位机连接，向SRAM型FPGA下载程序代码；所述SRAM型FPGA与数据接收/发送端连接。该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置中配置管理电路的功能主要有三点：一是为SRAM型FPGA加载程序；二是定时对数字信号处理电路进行监控并刷新；三是具备EDAC纠检错功能；反熔丝FPGA用于SRAM型FPGA的SEFI检测和刷新，可以定时检测SRAM型FPGA的SEFI状态并刷新SRAM型FPGA，减缓单粒子翻转效应的影响；数字信号处理电路利用SRAM型FPGA的并行处理机制处理高速的数字信号，并通过高速接口与光信号处理电路之间建立传输，SRAM型FPGA内部集成了丰富的可灵活配置的可编程资源，用于实现数字信号处理，适用于实现复杂、高速的数字逻辑电路。因此，该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置提高了星载高速通信系统的数据处理速度和抗单粒子翻转性能。该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置的优选方案：所述flash存储器有两个，一个存储FPGA的固化程序，另一个存储FPGA的在轨重构程序。该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置的优选方案：所述flash存储器是抗辐照加固的存储器，用于存储SRAM型FPGA的程序，并集成了EDAC纠错电路，能够对传输的数据实现一定的纠错功能。该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置的优选方案：所述flash存储器为型号为JFM29LV641RH的64Mbit抗辐照NOR型flash存储器。该存储器具备EDAC纠错能力，进一步提升系统的可靠性。该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置的优选方案：所述反熔丝型FPGA为抗辐照专用集成电路，用于SRAM型FPGA的SEFI检测和刷新，可以定时检测FPGA的SEFI状态并刷新FPGA，减缓单粒子翻转效应的影响。该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置的优选方案：所述反熔丝型FPGA的型号为A54SX72A-1CQ208。A54SX72A-1CQ208是Actel公司SX-A系列反熔丝型FPGA芯片，属于一次性编程芯片，不需要外部配置存储器，上电后即可开始工作。该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置的优选方案：所述SRAM型FPGA为XC7K325T系列SRAM型FPGA。XC7K325T的逻辑资源拥有326080个LUT6，计算资源拥有25×18的DSP，存储资源拥有36KBRAM，拥有丰富的可配置I/O资源，且具备16个Serdes，每通道支持12.5Gbps速率，适合于大容量、高速度的数字基带信号处理。本技术的有益效果是：抗单粒子翻转性能好：本装置采用了高可靠的反熔丝FPGA和抗辐照性能好的flash存储芯片搭建起了配置管理电路，在硬件基础上保证了SRAM型FPGA的高速数据处理程序的正确运行，同时削弱单粒子对SRAM型FPGA的影响。信号处理速率高：本装置采用了SRAM型FPGA，其具有存储资源多、逻辑资源丰富、运算速度高以及配置有高速Serdes接口的优点，可为大数据量的缓存与并行处理提供良好的硬件基础，进而实现高速率数字信号收发与处理的功能，提高了激光通信的速率。装置可以轻量化：本装置采用了反熔丝FPGA进行系统监控与刷新，省去了冗余设计的硬件负担，并采用轻量化的SRAM型FPGA进行数据处理主芯片，可以进一步减轻星载高速通信数字处理装置的重量和体积，可以做到轻量化。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本技术的原理框图；图2是配置管理电路示意图；图3是数字信号处理电路示意图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。如图1所示，本技术提供了一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置,包括配置管理电路、数字信号处理电路以及电源电路。本实施例中的配置管理电路包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置,其特征在于，包括配置管理电路和数字信号处理电路；/n所述配置管理电路包括反熔丝型FPGA、第一外部晶振电路以及数个flash存储器，所述第一外部晶振电路、flash存储器分别与所述反熔丝型FPGA连接，所述反熔丝型FPGA与控制端通信连接，控制端向反熔丝型FPGA发送系统配置信号，所述反熔丝型FPGA向控制端发送状态反馈信号；/n所述数字信号处理电路包括SRAM型FPGA、高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路；所述反熔丝型FPGA与所述SRAM型FPGA通信连接，所述高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路分别与所述SRAM型FPGA连接，所述调试与下载电路与上位机连接，向SRAM型FPGA下载程序代码；所述SRAM型FPGA与数据接收/发送端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置,其特征在于，包括配置管理电路和数字信号处理电路；
所述配置管理电路包括反熔丝型FPGA、第一外部晶振电路以及数个flash存储器，所述第一外部晶振电路、flash存储器分别与所述反熔丝型FPGA连接，所述反熔丝型FPGA与控制端通信连接，控制端向反熔丝型FPGA发送系统配置信号，所述反熔丝型FPGA向控制端发送状态反馈信号；
所述数字信号处理电路包括SRAM型FPGA、高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路；所述反熔丝型FPGA与所述SRAM型FPGA通信连接，所述高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路分别与所述SRAM型FPGA连接，所述调试与下载电路与上位机连接，向SRAM型FPGA下载程序代码；所述SRAM型FPGA与数据接收/发送端连接。


2.根据权利要求1所述的抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置,其特征在于，所述flash存储器有两个，一个存储FPGA的固化程序，另一个存储FPGA的在轨重构程序。


3.根据权利要求1所述的抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置,其特征在于，所述fla...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海升，李梦男，雷继兆，郭茂，张桓源，彭红攀，
申请(专利权)人：东方红卫星移动通信有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50