[发明专利]一种基于FPGA的卫星星务计算机在轨重构系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的卫星星务计算机在轨重构系统，其特征在于，包括， 

一内部集成CPU内核的星务FPGA芯片，用于实现星务功能； 

一控制FPGA芯片，用于接收通过卫星的一通信模块上传的在轨重构所需配置文件并转存至一SPI闪存单元中，并对所述星务FPGA芯片的在轨重构进行控制，其中，所述在轨重构所需配置文件包括JTAG配置模式所需的配置文件或SPI配置模式所需的配置文件； 

所述SPI闪存单元，用于存储所述在轨重构所需配置文件； 

其中，在运行JTAG配置模式实现在轨重构时，由所述控制FPGA芯片从所述SPI闪存单元中读出JTAG配置模式所需的配置文件，向所述星务FPGA芯片发送配置数据，以完成重新配置；在运行SPI配置模式实现在轨重构时，所述控制FPGA芯片通知所述星务FPGA芯片启动SPI配置模式，并由所述星务FPGA芯片从所述SPI闪存单元中读取SPI配置模式所需的配置文件，以完成重新配置。

2.根据权利要求1所述的星务计算机在轨重构系统，其特征在于，所述星务FPGA芯片、控制FPGA芯片以及SPI 闪存单元集成在单块印刷电路板中。

3.根据权利要求1所述的星务计算机在轨重构系统，其特征在于，所述在轨重构所需配置文件包括星务FPGA芯片中FPGA逻辑单元的配置信息和/或CPU内核的软件代码。

4.根据权利要求1所述的星务计算机在轨重构系统，其特征在于，所述控制FPGA芯片进一步包括三模冗余模块以及滤波电路； 所述三模冗余模块，用于对所述控制FPGA芯片的逻辑单元进行三倍模块的冗余，并采用三选二的机制得到输出结果； 所述滤波电路，用于对所述控制FPGA芯片的输入输出I/O做单粒子瞬态脉冲滤波。

5.根据权利要求1所述的星务计算机在轨重构系统，其特征在于，所述控制FPGA芯片进一步包括CRC校验模块，所述CRC校验模块用于对所述控制FPGA芯片接收的在轨重构所需配置文件的配置数据进行CRC校验。

6.根据权利要求1所述的星务计算机在轨重构系统，其特征在于，所述SPI闪存单元包括：一第一SPI 闪速存储器，用于存储JTAG配置模式所需的配置文件，所述第一SPI 闪速存储器采用SPI总线与所述控制FPGA芯片进行通信； 一第二SPI 闪速存储器，用于存储SPI配置模式所需的配置文件，所述第二SPI 闪速存储器通过一多路选择器分别与所述控制FPGA芯片和所述星务FPGA芯片相连。

7.一种基于FPGA的卫星星务计算机在轨重构方法，其特征在于，包括以下步骤： 

（1）控制FPGA芯片接收地面端上传的在轨重构所需配置文件； 

（2）所述控制FPGA芯片根据所述在轨重构所需配置文件判断配置模式采用JTAG配置模式或SPI配置模式，若采用JTAG配置模式则执行步骤（3），若采用SPI配置模式则执行步骤（4）； 

（3）所述控制FPGA芯片将所述在轨重构所需配置文件存入第一SPI闪速存储器，并采用JTAG配置模式对星务FPGA芯片重新配置完成在轨重构； 

（4）所述控制FPGA芯片将所述在轨重构所需配置文件存入第二SPI闪速存储器，并采用SPI配置模式对星务FPGA芯片重新配置完成在轨重构。

8.根据权利要求7所述的星务计算机在轨重构方法，其特征在于，步骤（1）之后进一步包括： 所述控制FPGA芯片对所述在轨重构所需配置文件的配置数据进行CRC校验，若校验正确则执行步骤（2）。

9.根据权利要求7所述的星务计算机在轨重构方法，其特征在于，步骤（3）进一步包括：所述控制FPGA芯片从所述第一SPI闪速存储器读出配置数据，并按照JTAG配置模式的时序依次向所述星务FPGA芯片写入配置数据，写入结束后完成在轨重构。

10.根据权利要求7所述的星务计算机在轨重构方法，其特征在于，步骤（4）进一步包括：所述控制FPGA芯片控制所述第二SPI闪速存储器的I/O指向所述星务FPGA芯片的SPI接口，所述星务FPGA芯片启动SPI配置模式从所述第二SPI闪速存储器读出配置文件完成在轨重构。