[发明专利]一种星载数字信号处理器翻转加固方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载数字信号处理器(DSP)翻转加固方法，属于卫星有效载荷平台抗单粒子设计领域。

背景技术

近年来，从公开刊物及公开渠道上所了解到的国内外数字信号处理器(DSP)抗单粒子事件防护设计情况如下：

方法①采用检错纠错电路(EDAC)及编码对单粒子翻转进行检测和纠正，目前国内外EDAC实现的方式主要有两种：CPU芯片自带EDAC功能和FPGA编程实现EDAC功能；

方法②程序代码直接固化在对单粒子翻转几乎免疫的PROM中运行。但由于受PROM运行速度限制，程序数据一般首先搬移到处理器内部的存储区内运行。

方法③通过三模冗余(TMR)实现纠错。将功能完全相同的电路完全复制三份，并在每一级的输出端插入三选一多数判决器，当某一级电路出现错误时，处于相同级的另外两个电路输出正确，三个输出送入三选一多数判决器后，判决器通过二对一的判决，自动将错误屏蔽，从而保证了输出结果的正确。

方法④采用高等级、可定制的数字处理器芯片。

上述方法中，方法①采用检错纠错电路(EDAC)及编码对单粒子翻转进行检测和纠正，检错、纠错的功能普遍由FPGA完成并实现，由于FPGA也是单粒子敏感元器件，若FPGA发生单粒子事件，那么其完成的EDAC功能也将受到很大影响。方法②采用高等级的PROM芯片，这种防范简单、有效，但一旦芯片内部存储结构中某一位发生翻转，那么整个系统将功能异常。方法③虽然解决了单粒子翻转问题，但是其缺点是硬件开销大，需要硬件冗余。方法④可靠性高，但通用性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种星载数字信号处理器翻转加固方法，该方法通过将多种措施有机融合，实现对数字信号处理器在运行过程中对单粒子事件时的检错、纠错，且可靠性高、系统集成度高，大大降低数字信号处理器在恶劣辐射环境下运行时发生单粒子事件的概率。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种星载数字信号处理器翻转加固方法，通过星载数字信号处理器翻转加固系统实现，所述星载数字信号处理器翻转加固系统包括DSP芯片、ASIC芯片、PROM存储器和SRAM存储器，其中ASIC芯片包括第一三模冗余输入模块、第二三模冗余输入模块、第三三模冗余输入模块、第一判决模块、第二判决模块、第三判决模块、复位模块、三个EDAC模块、三个EDAC数据生成模块和三个看门狗模块，具体包括如下步骤：

步骤（一）、DSP芯片向ASIC芯片发出信号接收指令，ASIC芯片从PROM存储器中读取程序数据和EDAC校验数据，送入第一三模冗余输入模块，第一三模冗余输入模块将接收的数据分成三路分别输出给三个EDAC模块，EDAC模块根据EDAC校验数据对程序数据进行校验，将程序数据中的错误数据进行恢复，之后的将恢复后的程序数据输入到第一判决模块，由第一判决模块利用多数判决原则进行判断，即：若三个EDAC模块输出的三路数据均为正确数据、或三路数据中有两路为正确数据，则将正确的程序数据输出给DSP芯片，由DSP芯片运行程序，之后进入步骤（二）；若三路数据中仅有一路为正确数据，则判定为程序数据错误，进入步骤（三）；

步骤（二）、DSP芯片按照规定时间通过第二三模冗余输入模块向ASIC芯片的三个看门狗模块写入代表程序运行正常的标志数据1，看门狗模块按照规定时间定期读取标志数据1，并对标志数据1清零，进入步骤（四）；

步骤（三）、DSP芯片未通过第二三模冗余输入模块向ASIC芯片的三个看门狗模块写入代表程序运行正常的标志数据1，看门狗模块按照规定时间未读取到标志数据1，则将结果信息输出给第二判决模块，第二判决模块判断为程序运行异常，ASIC芯片通过复位模块向DSP芯片的复位管脚发送复位信号，使DSP芯片复位，重新运行程序，进入步骤（一）；

步骤（四）、DSP芯片向SRAM存储器读取数据时，SRAM存储器内的数据连同EDAC校验数据首先进入ASIC芯片内部的第一三模冗余输入模块，第一三模冗余输入模块将数据分成三路分别输出给三个EDAC模块；EDAC模块根据EDAC校验数据对数据进行校验，将数据中的错误数据进行恢复，之后的将恢复后的数据输入到第一判决模块，由第一判决模块利用多数判决原则进行判断，即：若三个EDAC模块输出的三路数据均为正确数据、或三路数据中有两路为正确数据，则将正确的数据输出给DSP芯片；