[发明专利]用于星载扩频应答机单粒子翻转故障的监测及纠正装置

说明书

技术领域

本发明属于航天宇航产品的抗单粒子翻转加固设计技术领域，具体涉及一种用于星载扩频应答机单粒子翻转故障的监测及纠正装置。

背景技术

扩频应答机在航天测控中起了异常重要的纽带作用，接收上行测量信号完成测距、测速功能，接收上行遥控信号，转发下行遥测信号和下行测量信号。扩频应答机的主要功能由通道信号处理模块实现，通道信号处理模块功能由基于静态随机存储器（Static RAM，SRAM）的大规模600万门现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA）XQR2V6000-4CF1144H完成。

SRAM型FPGA是一种以采用CMOS工艺的SRAM结构为存储单元的FPGA，具有容量大、开发成本低、开发周期短等优点，宇航用SRAM型FPGA还具有一定的抗总剂量辐射能力，并对单粒子闩锁免疫，因此，SRAM型FPGA在航天电子系统设计中得到了广泛的应用。但是，SRAM型FPGA对于高能粒子入射所引发的单粒子翻转效应敏感。单粒子翻转发生在FPGA内部配置存储器，可能导致FPGA内部逻辑功能发生改变，并可能直接影响电子系统功能的实现。因此，SRAM型FPGA应用于空间辐射环境中时必须采取一定的防护措施，以保证电子系统功能不受单粒子翻转的影响。对FPGA内部配置存储器进行回读比对就是一种有效的抗单粒子翻转措施。

目前在轨运行的星载扩频应答机应用基于SRAM型百万门宇航级FPGA，不采取系统级的程控指令复位措施 ，单机会发生单粒子翻转引起的性能指标下降，甚至部分功能失效。扩频应答机作为星地间通信的桥梁，必须在单机方案设计中采取有效的措施，确保星地通信功能正常。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于星载扩频应答机单粒子翻转故障的监测及纠正装置，具体的技术方案如下：

一种用于星载扩频应答机单粒子翻转故障的监测及纠正装置，用于对星载扩频应答机的通信处理模块进行监测和纠正，其特征在于，所述监测及纠正装置包括： 

反熔丝FPGA电路，用于对通信处理模块的配置信息进行回读、回读信息比对、重载判断，并向所述与门逻辑电路发送第一重载信号；

看门狗电路，用于根据所述通信处理模块发送的喂狗信号，向所述与门逻辑电路发送第二重载信号；

与门逻辑电路，用于将接收到的第一重载信号和第二重载信号进行相与的逻辑运算，并根据相与的结果向所述通信模块发送重载使能信号。

作为优化方案，所述反熔丝FPGA电路进一步包括：

指令解析模块，用于将外部输入指令解析后输出给回读控制模块；所述外部输入指令包括回读允许指令、回读禁止指令、复位指令；

CRC校验模块，用于缓存所述回读信息并对回读信息进行CRC校验计算，与预置CRC校验值进行比对，并将校验结果输出给回读控制模块；

回读控制模块，用于根据外部输入指令设置对应的状态；回读允许状态下每隔预设时间间隔对所述通信处理模块发送回读控制信号开始回读，根据所述校验结果判断是否重载，将所述第一重载信号发送给所述与门逻辑电路；回读禁止状态下停止发送回读控制信号的操作；复位状态下所有存储信息清零，所有配置复位并停止工作，将第一重载信号发送给所述与门逻辑电路；实时将回读控制模块中指令响应情况以及当前的工作状态写入遥测返回模块； 

遥测返回模块，用于将包括指令响应情况以及当前的工作状态在内的工作信息发送给所述通信处理模块；

以及，计时器模块，用于计时并每隔预设时间间隔对所述回读控制模块写入一次回答允许信号。

作为优化方案，所述通信处理模块包括一FPGA电路和PROM芯片；

所述FPGA电路，产生持续的时钟信号作为看门狗电路的喂狗信号，支持回读功能，接收重载使能信号，从所述PROM芯片中读取程序配置文件；

PROM芯片，存储程序配置文件，为一次性熔断的工作模式。

一种单粒子翻转故障的监测及纠正方法，用于对星载扩频应答机的通信处理模块进行监测和纠正，其特征在于，所述监测及纠正方法包括如下步骤：

A:反熔丝FPGA电路对通信处理模块的配置信息进行回读、回读信息比对、重载判断，并向所述与门逻辑电路发送第一重载信号；

B:看门狗电路根据所述通信处理模块发送的喂狗信号，向所述与门逻辑电路发送第二重载信号；

C：与门逻辑电路将步骤A发送的第一重载信号和步骤B第二重载信号进行相与的逻辑运算，并根据相与的结果向所述通信模块发送重载使能信号。