[发明专利]基于集成电路的可重构架构及实现方法

说明书

本发明公开了一种基于集成电路的可重构架构及实现方法，该架构包括：位于第一层的上级监控电路、位于第二层的两级三冗余电路，以及位于底层的选通电路和输出电路；其中，上级监控电路用于对系统的故障诊断、控制、调配和重构；两级三冗余电路包括电路级和模块级的三冗余设计，用于处理高速运算、通信和测控；选通电路受上级监控电路的选通信号控制，选通当前工作的输出为送入输出电路的量。本发明架构采用金字塔形体系结构，从结构设计上研究提高系统抗单粒子效应能力，并结合了两级三冗余设计，特别适用于航天应用。相比现有技术，本发明采用金字塔架构，可靠性高；抗单粒子效应能力大大提高；具有硬件、软件两级冗余设计；具有可重构能力。

技术领域

本发明涉及电源控制器技术领域，尤其涉及一种基于集成电路的可重构架构及实现方法。

背景技术

现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)等超大规模集成电路输入输出端口丰富，控制方式先进、可满足系统多路采样独立输入、多路PWM独立输出等特点，有利于对航天电源进行集成化和性能优化。但同时，FPGA等超大规模集成电路易受宇宙中各种辐射影响，如单粒子效应的概率大大提高，并且器件的集成度越高，单粒子效应的影响就越显著，这严重制约了数字电源在航天上的应用。

因此开发具有高速度、强抗辐射能力的集成电路技术对于发展航天技术及在辐射环境下工作的武器系统具有重要的意义。

发明内容

本发明提供一种高速度、强抗辐射能力的基于集成电路的可重构架构及实现方法。

为实现上述目的，本发明提供的一种种基于集成电路的可重构架构，包括：

位于第一层的上级监控电路、位于第二层的两级三冗余电路，以及位于底层的选通电路和输出电路；其中，所述上级监控电路用于对系统的故障诊断、控制、调配和重构；所述两级三冗余电路包括电路级和模块级的三冗余设计，用于处理高速运算、通信和测控；所述选通电路受所述上级监控电路的选通信号控制，选通当前工作的输出为送入所述输出电路的量。

其中，所述上级监控电路为反熔丝FPGA或者专用集成电路ASIC。

其中，所述两级三冗余电路为SRAM型FPGA，包括三个相互冗余的电路，分别记COPY1、COPY2、COPY3，每个COPY内包含FPGA和AD转换电路，当前工作的COPY由上级监控电路CS指令进行片选。

其中，所述两级三冗余电路为DSP。

其中，所述输出电路采用DA+接口电路的形式输出，或者，采用驱动电路和遥控电路的形式输出。

其中，所述底层还包括直接遥测电路。

本发明还提出一种基于集成电路的可重构架构实现方法，包括以下步骤：

通过上级监控电路对系统的故障诊断、控制、调配和重构；

通过两级三冗余电路对系统处理高速运算、通信和测控；

通过选通电路响应所述上级监控电路的选通信号控制，选通当前工作的输出为送入所述输出电路的量。

其中，所述两级三冗余电路为SRAM型FPGA，所述方法还包括：

通过FPGA状态量的反馈，以及上级监控电路实现监控和调度，以最终计算结果作为评断FPGA故障的依据。

本发明的有益效果为：

本发明提出了一种基于超大规模集成电路的高可靠性的可重构架构，该架构采用金字塔形体系结构，从结构设计上研究提高系统抗单粒子效应能力，并结合了两级三冗余设计，特别适用于航天应用。

相比现有技术，本发明具有如下优点：