一种通用软件在线维护控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种通用软件在线维护控制装置，能够在航天器地面测试以及在轨运行过程中，对存储器中存储的各类CPU和FPGA软件的在线维修、升级、检错、纠错、APP加载、FPGA刷新等。该通用软件在轨维护控制装置包括接口通信单元、存储器接口单元、寄存器单元、SEFI检测单元、FPGA加载配置单元、FPGA动态刷新单元、FPGA定时回读单元、CPU接口单元。CPU接口单元。CPU接口单元。

【技术实现步骤摘要】
一种通用软件在线维护控制装置


[0001]本专利技术属于软件维护
，涉及一种通用软件在线维护控制装置。

技术介绍

[0002]软件是航天器电子系统的重要组成部分，也是实现航天器功能与人器交互的控制载体与信息处理中枢。
[0003]软件通常储存于非易失存储器中，在上电或复位后，由CPU或者FPGA从存储器中读取可执行的软件程序数据，实现软件的启动与运行。存储软件所采用的非易失存储器可分为一次性编程存储器(如PROM)与可重复编程存储器 (如EEPROM或FLASH)两种：
[0004]当采用一次性编程存储器时，一旦需要对软件进行维修或升级必须对电路板上的存储器进行解焊，当航天器在轨运行时存在软件不可更改的风险。当采用可重复编程存储器时，便于实现对软件的维修与升级，但同时也面临着受空间辐射环境的影响，导致存储器中存储的软件程序数据被改写，进而导致软件无法正常启动与运行的局面，同时，在航天器在轨运行过程中，尽管存储器可重复编程，但仍缺乏对存储器中的软件程序数据进行改写的支持电路或装置，为软件的在轨维修与升级带来困难。
[0005]另外，在CPU或者FPGA从存储器中读取加载软件程序数据时，往往只能从固定的地址处加载软件程序数据，无法对存储在不同地址处的不同版本软件程序数据进行加载，也就无法实现对不同软件APP的选择性运行和系统功能的重构，不能满足航天器对电子系统面向不同载荷或功能的分时复用，不利于实现航天器的高集成度与精细化设计。除此之外，由于FPGA独特的可配置结构，在运行过程中仍旧可能受到空间辐射环境的影响，导致FPGA运行出现异常，对航天器电子系统的功能稳定性与连续性造成不利的影响。
[0006]为此，目前迫切需要一种通用的航天器软件在轨维护控制装置，能够实现航天器在轨以及软件的正常运行过程中对软件程序数据的无感维护和加载管理，并实现软件版本控制和对FPGA的刷新纠错管理，提升航天器电子系统软件在轨维护的效率和可靠性。

技术实现思路

[0007]本专利技术公开一种通用软件在线维护控制装置，能够在航天器地面测试以及在轨运行过程中，对存储器中存储的各类CPU和FPGA软件的在线维修、升级、检错、纠错、APP加载、FPGA刷新等。
[0008]本专利技术通过以下技术方案实现。
[0009]一种通用软件在轨维护控制装置，包括：接口通信单元、存储器接口单元、寄存器单元、SEFI检测单元、FPGA加载配置单元、FPGA动态刷新单元、FPGA 定时回读单元、CPU接口单元；其中：
[0010]所述接口通信单元：用于响应指令接口控制信号，获取命令帧数据域中的控制信息，并进行解析和译码，根据指令类型生成控制信号用于对寄存器单元或存储器接口单元进行读写操作；
[0011]所述存储器接口单元：用于实现对非易失存储器的读写访问控制，包括地址管理、巡检控制、编解码校验；
[0012]所述寄存器单元：用于将控制信号和状态信号进行分类和组织，形成控制寄存器和状态寄存器，根据所述控制寄存器内容实现对其他单元的操作控制，并实时收集到所述状态寄存器中；
[0013]所述CPU接口单元：用于与CPU之间的读写接口操作以及复位控制；
[0014]所述FPGA加载配置单元：用于对FPGA的上电或复位后加载配置；
[0015]所述FPGA定时回读单元：用于根据所述寄存器单元中的控制判断FPGA 内部能够进行回读的软件配置数据区间，工作状态由寄存器单元控制为使能或者禁止状态；
[0016]所述FPGA动态刷新单元：用于对FPGA内部可重复写入的软件配置数据进行动态写入；
[0017]所述SEFI检测单元：用于对FPGA加载配置接口的单粒子功能中断检测。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019](1)本专利技术通用软件在线维护控制装置实现对FPGA以及CPU软件的统一维护管理，克服了传统航天器只能对部分CPU进行在线软件升级维护，无法对FPGA进行在线升级维护的欠缺点，增强了航天器软件的在轨修复和功能重构的能力；
[0020](2)本专利技术通用软件在线维护控制装置具备对FPGA以及CPU软件在非易失存储器中存储地址动态管理能力，进而实现软件版本管理以及将不同版本软件程序作为独立的软件APP的加载启动运行，一方面可以实现软件对硬件资源的分时复用和功能重构，另一方面也可避免非易失存储器某个地址区间故障情况下实现软件存储区间的迁移，增强航天器电子系统的灵活性与可靠性；
[0021](3)本专利技术通用软件在线维护控制装置能够同时实现对多片FPGA和CPU 的在线维护管理，对于多片FPGA和CPU协同的应用，可以节省软件在线维护所占用的系统资源，增强航天器电子系统设计的集约性和功能密度；
[0022](4)本专利技术通用软件在线维护控制装置具备适应多种不同系列FPGA与 CPU能力，避免了传统航天器需要为每种类型FPGA与CPU设计特殊维护电路的缺点，增强航天器电子系统设计的通用性与便捷性；
[0023](5)本专利技术通用软件在线维护控制装置具备识别FPGA加载配置接口SEFI 能力，能够在检测到SEFI时对FPGA执行重新加载配置，及时消除SEFI对 FPGA的影响，增强航天器FPGA在空间辐射环境下的可靠性；
[0024](6)本专利技术通用软件在线维护控制装置支持对FPGA的回读刷新模式，相比传统航天器仅对FPGA进行刷新的模式能够有效避免频繁向FPGA写入软件配置数据引入错误的概率，提升航天器FPGA容错能力；
[0025](7)本专利技术通用软件在线维护控制装置定时回读以及定时刷新功能具备定时时间可配置能力，相比传统间隔时间固定的模式能够适应不同轨道和不同辐射环境错误率的场景，提升在线维护控制装置的适应能力；
[0026](8)本专利技术通用软件在线维护控制装置具备对存储在非易失存储器中的软件数据进行纠检错编码以及巡检的能力，相比传统航天器存储软件数据的机制，能够及时发现非易失存储器中出现的软件数据错误，避免非易失存储器受辐射环境影响导致错误的累积，
增强航天器软件的在轨可靠性与健壮性；
[0027](9)本专利技术通用软件在线维护控制装置接收软件维护或更新数据过程中支持乱序注入和断点续传的能力，相比传统航天器必须按照顺序传输软件维护数据，以及在发生错误后必须将已经传输的所有软件数据重新传输的设计，能够显著增强软件注入的效率。
附图说明
[0028]图1为本专利技术具体实施方式接口通信单元结构框图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0030]本具体实施方式的一种通用软件在轨维护控制装置，包括：
[0031]接口通信单元、存储器接口单元、寄存器单元、FPGA型号检测单元、SEFI 检测单元、FPGA加载配置单元、FPGA动态刷新单元、FPGA定时回读单元、 CPU接口单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元；其中：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通用软件在轨维护控制装置，其特征在于，包括：接口通信单元、存储器接口单元、寄存器单元、SEFI检测单元、FPGA加载配置单元、FPGA动态刷新单元、FPGA定时回读单元、CPU接口单元；其中：所述接口通信单元：用于响应指令接口控制信号，获取命令帧数据域中的控制信息，并进行解析和译码，根据指令类型生成控制信号用于对寄存器单元或存储器接口单元进行读写操作；所述存储器接口单元：用于实现对非易失存储器的读写访问控制，包括地址管理、巡检控制、编解码校验；所述寄存器单元：用于将控制信号和状态信号进行分类和组织，形成控制寄存器和状态寄存器，根据所述控制寄存器内容实现对其他单元的操作控制，并实时收集到所述状态寄存器中；所述CPU接口单元：用于与CPU之间的读写接口操作以及复位控制；所述FPGA加载配置单元：用于对FPGA的上电或复位后加载配置；所述FPGA定时回读单元：用于根据所述寄存器单元中的控制判断FPGA内部能够进行回读的软件配置数据区间，工作状态由寄存器单元控制为使能或者禁止状态；所述FPGA动态刷新单元：用于对FPGA内部可重复写入的软件配置数据进行动态写入；所述SEFI检测单元：用于对FPGA加载配置接口的单粒子功能中断检测。2.如权利要求1所述的一种航天器通用软件在轨维护控制装置，其特征在于，当对所述寄存器单元进行写操作时，寄存器内容的改变进一步生成控制信号实现对该软件在轨维护控制装置内部其他单元的操作控制；当对所述存储器接口单元进行写操作时，将命令帧数据域中的数据信息写入存储器进行存储，当为读操作时，则将读取的寄存器或存储器中的数据通过接口通信单元输出。3.如权利要求1所述的一种航天器通用软件在轨维护控制装置，其特征在于，所述接口通信单元支持采用UART、SPI、SpaceWire接口作为指令接口。4.如权利要求3所述的一种航天器通用软件在轨维护控制装置，其特征在于，当接口通信单元支持采用UART、SPI时，以总线的形式连接多片软件在线维护控制装置。5.如权利要求3所述的一种航天器通用软件在轨维护控制装置，其特征在于，当接口通信单元支持采用SpaceWire接口时，通过SpaceWire交换机以点对点的形式连接多片软件在线维护控制装置。6.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种航天器通用软件在轨维护控制装置，其特征在于，所述存储器接口单元地址管理时，根据接口通信单元送来的起始地址自动对地址进行累加操作。7.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种航天器通用软件在轨维护控制装置，其特征在于，所述存储器接口单元巡检控制时，根据寄存器单元中设定的巡检周期，自动对非易失存储器中的数据进行检错与纠错，其中检错与纠错依靠对非易失存储器中存储数据的编解码校验实现，对存储在非易失存储器中的数据首先进行纠检错编码，在巡检时读取存储数据后进行纠检错解码，当检测到错误后对其进行纠正后重新回写到非易失存储器中。8.如权利要求1或2或3或4或5所述的一种航天器通用软件在轨维护控制装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟伟，汪路元，庞亚龙，牛跃华，冯国平，程博，张溢，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：