一种可重构星载计算机永久性故障电路的在线修复方法技术

一种可重构星载计算机永久性故障电路的在线修复方法，它涉及航天航空技术领域，它解决了现有的可重构星载计算机中的ＦＰＧＡ电路在空间辐射影响下产生的不可修复的损伤将直接导致永久性电路故障的问题。本发明专利技术所述的在线修复方法包括如下步骤：首先由辐射加固处理器认定发生永久性电路故障的ＦＰＧＡ电路，然后所述辐射加固处理器启用另一个ＦＰＧＡ电路工作，最后由所述辐射加固处理器对所述发生永久性电路故障的ＦＰＧＡ电路进行在线修复。本发明专利技术适用于可重构星载计算机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天航空
，具体涉及一种可重构星载计算机永久性故障电路 的在线修复方法。
技术介绍
现代小卫星的集成度越来越高，这要求其星载计算机能够在并行多任务的环境 下，具有强大的计算和数据处理能力。普通星载计算机完全依赖处理器进行计算，因而效率 低下无法满足小卫星技术发展的需求。而可重构计算机利用处理器和专用电路共同进行计 算，具有很强的计算能力。然而由于可重构星载计算机的核心器件FPGA是一种半定制的硬 件可编程器件，空间辐射导致的永久性损伤往往伴随着不可修复的电路故障，从而直接导 致可重构星载计算机整体的失效。目前在实际工程中主要采用静态冗余的方法来应对这类 损伤产生的影响，但是静态冗余技术数倍增加了电子系统的体积、重量、功耗与成本，与微 小卫星集成化、低成本化的发展思路相悖；同时由于卫星的在轨工作周期长达数年，错误的 积累依然会导致静态冗余系统因冗余资源耗尽而失效。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的可重构星载计算机中的FPGA电路在空间辐射影响下产生的 不可修复的损伤将直接导致永久性电路故障的问题，提供了一种可重构星载计算机永久性 故障电路的在线修复方法。本专利技术的，所述可重构星 载计算机包括辐射加固处理器、第三Flash存储器、第三SRAM存储器、第一 FPGA电路、第一 Flash存储器、第一 SRAM存储器、第二 FPGA电路、第二 Flash存储器、第二 SRAM存储器和选 择电路，所述修复方法包括如下步骤步骤一由辐射加固处理器认定发生永久性电路故障的FPGA电路； 步骤二 所述辐射加固处理器启用另一个FPGA电路工作；步骤三所述辐射加固处理器定义发生永久性电路故障的FPGA电路中发生永久性故 障的电路在辐射损伤发生前的功能为f(b，i)，且在辐射损伤发生后的功能为广(b, i)，且 用整数i表示所述FPGA电路中发生永久性故障的电路的输入信号，其中，b为存储在第三 Flash存储器中的用于配置所述FPGA电路中发生永久性故障的电路的原始配置文件，所述 第三Flash存储器中存储有配置所述FPGA电路中各功能电路的原始配置文件；步骤四所述辐射加固处理器获取所述FPGA电路中发生永久性故障的电路的新配置 文件b’，使得在所述FPGA电路中发生永久性故障的电路的任意输入信号下，所述FPGA电路中发生永久性故障的电路均存在/(^M)=/'(&。)，将所述新配置文件b’替代原始配置文件 b，与所述FPGA电路中的其他原始配置文件整合并上传至所述FPGA电路，完成可重构星载 计算机永久性故障电路的在线修复。本专利技术的有益效果本专利技术提供了一种能够对可重构星载计算机中发生的永久性 故障电路进行在线修复的方法；本方法通过对原来不可修复的FPGA电路的永久性故障进 行修复，弥补了半定制的FPGA器件抗辐射能力的不足，避免了原来的FPGA电路在出现永久 性辐射损伤后将直接导致可重构星载计算机的整体失效，提高了可重构星载计算机在空间 辐射环境下的生存能力，使其可以满足长期在轨的任务需求；本发放在认定可重构星载计 算机永久性电路故障后，启用另一个正常的FPGA电路再针对永久性故障电路进行在线修 复，使得发生了永久性电路故障的可重构星载计算机在进行在线修复过程中仍然能够继续 工作。附图说明图1是现有的可重构星载计算机的结构示意图。 具体实施例方式具体实施方式一根据说明书附图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一 种可重构星载计算机永久性故障电路的在线修复方法，所述可重构星载计算机包括辐射加 固处理器1、第三Flash存储器2、第三SRAM存储器3、第一 FPGA电路4、第一 Flash存储器 5、第一 SRAM存储器6、第二 FPGA电路7、第二 Flash存储器8、第二 SRAM存储器9和选择电 路10，所述在线修复方法包括如下步骤步骤一由辐射加固处理器1认定发生永久性电路故障的FPGA电路； 步骤二 所述辐射加固处理器1启用另一个FPGA电路工作；步骤三所述辐射加固处理器1定义发生永久性电路故障的FPGA电路中发生永久性故 障的电路在辐射损伤发生前的功能为f(b，i)，且在辐射损伤发生后的功能为广(b, i)，且 用整数i表示所述FPGA电路中发生永久性故障的电路的输入信号，其中，b为存储在第三 Flash存储器2中的用于配置所述FPGA电路中发生永久性故障的电路的原始配置文件，所 述第三Flash存储器2中存储有配置所述FPGA电路中各功能电路的原始配置文件；步骤四所述辐射加固处理器1获取所述FPGA电路中发生永久性故障的电路的新配置文件b’，使得在所述FPGA电路中发生永久性故障的电路的任意输入信号下，所述FPGA电路中发生永久性故障的电路均存在/(&:)=/分力，将所述新配置文件b，替代原始配置文件 b，与所述FPGA电路中的其他原始配置文件整合并上传至所述FPGA电路，完成可重构星载计算机永久性故障电路的在线修复。具体实施方式二 本具体实施方式是对具体实施方式一的进一步说明，具体实施 方式一中步骤一中由所述辐射加固处理器1认定发生永久性电路故障的FPGA电路的方法 为步骤一一所述辐射加固处理器1对一个FPGA电路进行回读，并将对所述FPGA电路回 读获得的配置信息与标准配置信息进行比较，以获取所述FPGA电路的辐射损伤的位置与 类型，所述标准配置信息为存储在第三Flash存储器2中的用于配置两个FPGA电路的原始 配置文件信息，然后执行步骤一二 ；步骤一二 所述辐射加固处理器1对所述FPGA电路进行配置，以写入上述标准配置信 息，然后执行步骤一三；步骤一三重复执行步骤一一和步骤一二多次，当多次获取的所述FPGA电路的辐射损 伤的位置与类型均相同，则认定所述FPGA电路是发生了永久性电路故障的FPGA电路。具体实施方式三本具体实施方式是对具体实施方式一或二的进一步说明，具 体实施方式一或二中在步骤四中，所述辐射加固处理器1获取新配置文件b’的方法是 所述辐射加固处理器1按照可满足性问题求解新配置文件b，，使I = (/'(仏0) O/M<formula>formula see original document page 5</formula>其中 M=l，n 为所述 FPGA 电路的输入信号的位宽。本实施方式将FPGA电路永久性辐射损伤所导致的故障电路的修复问题等价为可 满足性问题来求解，实现了对所述故障电路的修复。本实施方式中所述的修复方法的理论基础因为在FPGA电路中电路的功能由配 置文件和电路输入信号共同决定，对于特修复的电路而言，在损伤发生前的电路功能f是 已知的，当损伤发生后，根据损伤的类型与位置可以确定待修复的电路在损伤发生后的功 能/、由于辐射损伤的影响广与/不完全相同，所以对于同样的配置文件b和电路输入i 而言，f'的输出与/的输出也不完全相同。因此如果存在一组新配置文件b’，使得对于任 意输入而言满足/(b，i)=ff (b’，i)，则可认为b’在损伤后的FPGA电路中完全复现了损 伤发生前的电路的功能，即永久性的电路故障得到了修复。根据上述思想建立如下等式， M = (/_ /_ A lf'(b',l) /(W)) A-[本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重构星载计算机永久性故障电路的在线修复方法，所述可重构星载计算机包括辐射加固处理器（１）、第三Ｆｌａｓｈ存储器（２）、第三ＳＲＡＭ存储器（３）、第一ＦＰＧＡ电路（４）、第一Ｆｌａｓｈ存储器（５）、第一ＳＲＡＭ存储器（６）、第二ＦＰＧＡ电路（７）、第二Ｆｌａｓｈ存储器（８）、第二ＳＲＡＭ存储器（９）和选择电路（１０），其特征在于所述在线修复方法包括如下步骤：步骤一：由辐射加固处理器（１）认定发生永久性电路故障的ＦＰＧＡ电路；步骤二：所述辐射加固处理器（１）启用另一个ＦＰＧＡ电路工作；步骤三：所述辐射加固处理器（１）定义发生永久性电路故障的ＦＰＧＡ电路中发生永久性故障的电路在辐射损伤发生前的功能为ｆ（ｂ，ｉ），且在辐射损伤发生后的功能为ｆ’（ｂ，ｉ），且用整数ｉ表示所述ＦＰＧＡ电路中发生永久性故障的电路的输入信号，其中，ｂ为存储在第三Ｆｌａｓｈ存储器（２）中的用于配置所述ＦＰＧＡ电路中发生永久性故障的电路的原始配置文件，所述第三Ｆｌａｓｈ存储器（２）中存储有配置所述ＦＰＧＡ电路中各功能电路的原始配置文件；步骤四：所述辐射加固处理器（１）获取所述ＦＰＧＡ电路中发生永久性故障的电路的新配置文件ｂ’，使得在所述ＦＰＧＡ电路中发生永久性故障的电路的任意输入信号下，所述ＦＰＧＡ电路中发生永久性故障的电路均存在ｆ（ｂ，ｉ）＝ｆ’（ｂ’，ｉ），将所述新配置文件ｂ’替代原始配置文件ｂ，与所述ＦＰＧＡ电路中的其他原始配置文件整合并上传至所述ＦＰＧＡ电路，完成可重构星载计算机永久性故障电路的在线修复。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆伟，刘源，邢雷，兰盛昌，赵丹，徐国栋，张世杰，杨正贤，叶东，董晓光，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]