[实用新型]抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置

说明书

本实用新型提出了一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置,包括配置管理电路和数字信号处理电路。配置管理电路包括反熔丝型FPGA、第一外部晶振电路以及数个flash存储器，第一外部晶振电路、flash存储器分别与反熔丝型FPGA连接；数字信号处理电路包括SRAM型FPGA、高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路；反熔丝型FPGA与SRAM型FPGA通信连接，高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路分别与SRAM型FPGA连接，调试与下载电路与上位机连接，向SRAM型FPGA下载程序代码。该装置提高了星载高速通信系统的数据处理速度和抗单粒子翻转性能。

技术领域

本实用新型涉及星载高速通信技术领域，具体涉及一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置。

背景技术

星载高速通信是指利用高频无线电波和激光束作为载波在星间或星地间传输文字、语音、图像、视频等信息的一种技术，其优势在于频带较宽，可以增加链路通信容量。

空间环境复杂多变，特别是带电粒子辐照环境恶劣，高能带电粒子会导致电子设备工作异常甚至失效，严重影响航天器的可靠性和寿命，为了降低该影响，必须对星载电子设备进行抗辐照设计。

单粒子翻转属于常见的带电粒子对电子设备辐照效应，具体是指电子设备在受到高能带电粒子辐射时，其具有CMOS元器件的集成电路的点位状态发生翻转的现象，如“0”变成“1”或者“1”变成“0”，这种现象严重影响航天电子设备的可靠性。

为了处理高速率信号，SRAM型FPGA越来越受欢迎，但是SRAM型FPGA对单粒子翻转非常敏感，以至于在使用SRAM型FPGA时，必须考虑采取有效方法抗单粒子翻转。现有抗单粒子翻转方法中，最常用的就是增加冗余，比如三模冗余技术，但是这种技术需要附加更多的硬件资源，价格高、体积大、重量大，不利于航天器的批量化、商业化以及轻量化。

上述因素制约着星载高速通信系统的可靠性、高速率、轻量化。随着人们对卫星宽带互联网的需求不断增加，以及高速通信技术的发展，开发适于星载的抗单粒子翻转、高速率、轻量化的数据处理装置尤为重要。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置,包括配置管理电路和数字信号处理电路。

所述配置管理电路包括反熔丝型FPGA、第一外部晶振电路以及数个flash 存储器，所述第一外部晶振电路、flash存储器分别与所述反熔丝型FPGA连接，所述反熔丝型FPGA与控制端通信连接，控制端向反熔丝型FPGA发送系统配置信号，所述反熔丝型FPGA向控制端发送状态反馈信号；

所述数字信号处理电路包括SRAM型FPGA、高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路；所述反熔丝型FPGA与所述SRAM型FPGA通信连接，所述高速接口晶振电路、第二外部晶振电路、调试与下载电路分别与所述 SRAM型FPGA连接，所述调试与下载电路与上位机连接，向SRAM型FPGA下载程序代码；所述SRAM型FPGA与数据接收/发送端连接。

该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置中配置管理电路的功能主要有三点：一是为SRAM型FPGA加载程序；二是定时对数字信号处理电路进行监控并刷新；三是具备EDAC纠检错功能；反熔丝FPGA用于SRAM型FPGA的SEFI 检测和刷新，可以定时检测SRAM型FPGA的SEFI状态并刷新SRAM型FPGA，减缓单粒子翻转效应的影响；数字信号处理电路利用SRAM型FPGA的并行处理机制处理高速的数字信号，并通过高速接口与光信号处理电路之间建立传输， SRAM型FPGA内部集成了丰富的可灵活配置的可编程资源，用于实现数字信号处理，适用于实现复杂、高速的数字逻辑电路。因此，该抗单粒子翻转的星载高速数据处理装置提高了星载高速通信系统的数据处理速度和抗单粒子翻转性能。