[发明专利]可全面在线自检测单粒子翻转的软件容错方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可全面在线自检测单粒子翻转的软件容错方法，用于空间应用的单粒子翻转或其他造成程序代码错误的检错纠错。

背景技术

对抗单粒子翻转的设计目前主要有两种方式，一是通过硬件设计软件配合对应用程序进行EDAC检错纠错或者软件直接在对单粒子翻转几乎免疫的高等级器件上运行，二是不依赖于硬件设计，采用纯软件设计的方式对应用程序进行单粒子翻转的检错纠错。

近年来，从公开刊物及公开渠道上所了解到的国内外基于存储器RAM抗单粒子翻转事件防护设计情况如下：

方案(1)采用检错纠错数据编码对单粒子翻转进行检测和纠正，如奇偶校验码、循环冗余检验码、海明码、R-S码等。基于这种措施，目前国内外主要采取下列两种方式：

a)本身自带EDAC设计的CPU芯片。如TSC695芯片、AT697芯片系列等。

b)DSP片外存储器+FPGA(或ASIC)实现的EDAC校验。但是它不能对DSP内部存储器空间进行检错纠错处理。

该方案主要实现对片外存储器的单粒子翻转检错纠错功能，缺点是对处理器内部程序存储器空间不能进行单粒子翻转检错纠错功能。

方案(2)通过结构冗余TMR实现软件检错纠错。采用三片处理器芯片同时运行相同的程序，由主控计算机通过处理器芯片的选择口来控制，对地址总线和数据进行三选一判决，当表决电路检测出一位错误时，纠错服务子程序启动工作，来根据表决电路和自检程序识别出的错误等级，错误类型修复系统回归正常。这种方式较好的解决了单粒子翻转问题，但是其缺点是硬件开销大，需要硬件冗余，同时由于硬件结构复杂，带来了一系列可靠性问题。而本文采用纯软件设计，不需要修改硬件平台即可实现抗单粒子翻转的功能。可参考文献：Single Event Upset Characterization of the SMJ320C6701Digital Signal Processor Using Proton Irradiation，David M.Hiemstra，SeniorMember IEEE，Bojan Miladinovic，and Fayez Chayab；

方案(3)程序代码直接固化在对单粒子翻转几乎免疫的PROM中运行。但是大多数数字信号处理软件功能性能由于受PROM运行速度限制，无法在PROM中运行，必须在DSP内部RAM中高速运行，而本方法恰恰是解决DSP内部RAM的抗单粒子翻转问题。

方案(4)采用应用软件定时刷新方式进行程序抗单粒子翻转。该方案采取软件定时加载刷新的方式，由于每次都要全部加载软件，若刷新时间间隔长，则在间隔期间内无法实现抗单粒子翻转功能，若刷新太快，则由于频繁的从PROM中读取程序写入RAM，既影响程序的实时运行又会产生一些可靠性问题。目前星载软件一般至少是以小时或分钟的数量级刷新一次。与该方案比较，本方法是对应用程序单粒子翻转检错后才从PROM中加载相应部分代码达到纠错的目的，因此，本方法的纠错时机优于方案(4)，且方案(4)由于是定时刷新，无法统计单粒子翻转的次数，而本发明可以统计，为地面下传丰富的单粒子翻转信息。

方案(5)基于部分软件重构的抗单粒子技术。该方案采取定时加载只读ROM中的纠错程序实现对应用程序进行检错纠错，应用程序在运行过程中，进行保护现场后，通过加载纠错代码实现对应用程序代码的纠错检查，检查后进行现场恢复，继续运行。该方案每次刷新前要从PROM中加载程序，也存在刷新周期的问题，对间隔期间内无法实现抗单粒子翻转检错纠错功能，同时由于该纠错程序是对程序存储器直接编程实现的，不适用于目前空间大量应用的高速信号处理器如DSP 6X系列等。参见专利申请：201010527687.6。

目前尚未在公开文献中看到利用DMA方式，采用纯软件设计，利用容错处理双冗余技术对处理器内部程序代码进行全面在线自检测单粒子翻转的软件容错方法。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种可全面在线自检测单粒子翻转的软件容错方法，实现了对空间应用中具有DMA功能的处理器程序存储器软件进行全面在线自检测单粒子翻转错误的检错纠错，从而提高了软件在轨运行的可靠性和安全性。

本发明技术解决方案：可全面在线自检测单粒子翻转的软件容错方法，其特点在于包括：存储器地址链接配置、容错处理参数生成模块、容错处理A模块和容错处理B模块的执行，步骤如下：

(1)存储器地址链接配置