[发明专利]抗单粒子翻转的加固系统及方法

说明书

本发明提供了一种抗单粒子翻转的加固系统及方法，包括：模式选择输入接口、位流存储器、加固系统控制器、软纠错控制器IP核、遥控遥测接口、现场可编程门阵列FPGA；其中：位流存储器，用于存储FPGA的位流，以对FPGA的配置、回读以及刷新操作提供源数据；加固系统控制器，用于加载FPGA的配置数据、完成接口协议转换，以及对软纠错控制器IP核的状态进行监控；软纠错控制器IP核，用于执行对FPGA配置的回读、检测及纠错操作。本发明通过采用软纠错控制器IP核实现了精确到帧的单粒子翻转错误实时监测及修正，将回读刷新对系统机能的影响降到最低，从而保证了新型Xilinx FPGA宇航应用的稳定性。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体地，涉及抗单粒子翻转的加固系统及方法。

背景技术

为解决高性能现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)受单粒子翻转(SEU)影响的问题，提出了回读刷新技术。回读刷新技术是通过实时回读被检测FPGA的配置信息并将其与原本的正确配置信息比较，检测和定位FPGA的SEU故障并使用FPGA部分重构的方法将正确的数据配置帧写入FPGA，从而修复故障。但由于Xilinx公司并未公开7 Series FPGA的位流数据结构。因此，如何在位流数据结构未知的情况下实现对7Series FPGA的回读刷新成为了现今亟需解决的问题。

经检索，公告号CN104051002A的专利申请，公开了一种刷新Xilinx FPGA的配置文件的抗单粒子翻转加固方法。但是该方法无法定位FPGA的配置错误，只通过循环的全局刷新来纠正单粒子翻转错误，效率较低，对FPGA的工作可能会造成影响。

公告号CNl03325411A的专利申请，公开了一种通过SelectMAP或JTAG接口读取Xilinx FPGA的配置文件并和PROM中读取的原始配置文件比对纠错的方法。该方法以面向静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory，SRAM)型FPGA位流数据结构已知为前提，但在Xilinx 7 Series FPGA等未公开位流结构的FPGA中，该方法难以直接有效应用，而且该方法的FPGA配置片为PROM，并没有考虑配置片采用Flash或MRAM的情况。

可见，利用目前现有的SRAM型FPGA抗单粒子效应加固方法难以满足新型FPGA的抗辐加固需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种抗单粒子翻转的加固系统及方法。

第一方面，本发明提供一种抗单粒子翻转的加固系统，包括：模式选择输入接口、位流存储器、加固系统控制器、软纠错控制器(Soft Error Mitigation Controller，SEM)IP核、遥控遥测接口、现场可编程门阵列FPGA；所述模式选择输入接口、位流存储器、软纠错控制器IP核、遥控遥测接口、现场可编程门阵列FPGA分别与所述加固系统控制器电连接，其中：

所述模式选择输入接口，用于根据输入信号对所述加固系统控制器的加固模式进行配置；

所述位流存储器，用于存储FPGA的位流，以对FPGA的配置、回读以及刷新操作提供源数据；

所述加固系统控制器，用于加载所述FPGA的配置数据、完成接口协议转换，以及对所述软纠错控制器IP核的状态进行监控；

所述软纠错控制器IP核，用于执行对FPGA配置的回读、检测及纠错操作；

所述遥控遥测接口，用于向加固系统控制器传递遥控遥测指令。

可选地，所述模式选择输入接口决定FPGA的配置接口形式；所述模式选择输入接口采用以下任一形式：