CN104216746A - 一种星上设备dsp程序地面在线烧写的实时监控和校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法，该方法借助设备硬件连接接口，分析存储空间配置，在数据烧写、数据校验过程中引入系统时间，可以对烧写状态进行实时跟踪，生成结果文本文件，通过查看文件可了解掌握在线烧写状态和各部分花费时间及完成状态，从而完成星上设备DSP程序的地面在线烧写工作。

Description

一种星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法

技术领域

本发明属于航天卫星平台技术领域，具体为针对星上设备DSP控制器应用，用以提高DSP控制器程序更改的便捷性、可视性，提升星上设备的安全性和可靠性的，一种星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法。

背景技术

为保证航天器在轨运行的可靠性，星上设备控制程序软件在设计完成后，都需要烧入电路板存储器中做各种模拟实验进行验证和测试。在实验过程中发现问题需要进行修改时，程序代码都需要重新烧写并进行新一轮的测试。这一过程往往需要反复多次方能消除程序漏洞，保证设备在轨运行的稳定性。

星上控制程序最常用的烧写方法包括两种，其一是通过专门的编程器实现，该方法适用于双列直插等可插拔的封装形式，但是在后期修改时需频繁地插拔，对存储器的引脚磨损非常大，缩短了使用寿命；其二是使用贴片式FLASH或者E²PROM存储器保存程序代码，这种方法一方面可以缩小元器件占用的PCB尺寸空间，另一方面焊在电路板上的元器件可以有效防止震动冲击、温度变化所带来的管脚接触不良。虽然这种烧写方法需要在电路板上连接仿真器的仿真头，仿真头每次烧写也同样面临着多次插拔，不过可以在电路板上预留接口引出到设备外围，仿真头与外围接口的插拔并不会影响星上设备的电路板本身，可以有效防止电路板变形、元器件损坏，以及管脚变形而造成虚焊等问题。与双列直插可插拔方式相比，该方法的另一优势是无需拆解和再次组装设备箱，不必重新补做相关实验，避免了对机械零件造成磨损，还优化了人力资源和调试设备的配置，节省了研发测试时间。

本发明正是基于贴片式FLASH或者E²PROM存储器进行程序代码烧写，在烧写程序中增加了烧写状态实时跟踪功能和烧写数据自动校验功能。常规地面在线烧写方法中数据烧写工作是否完成，一般是通过观测硬信号来完成的，借助辅助监测设备进行判断(如示波器、万用表、硬件电路板LED等)，本发明使用时间戳实时返回烧写状态，无需外围监测设备即可让操作人员掌握烧写工作进度。而常规烧写数据的比对是在所有数据烧写完成后接入其他软件来进行校对的，本发明则在烧写过程中实时进行自动比对校验，一方面无需额外比对软件的介入，另一方面可以更早的发现烧写工作是否正确，及时通知操作人员介入纠错，提高了测试效率。

发明内容

本发明提供了一种星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法，该方法借助星上设备的硬件连接接口，分析程序存储空间的配置，生成程序代码文件，烧写方法包括文件的读入和数据合并、数据烧写、数据校验及时间戳进度的显示，从而完成程序的地面在线烧写。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法，包括以下步骤：

(1)将电路板DSP仿真接口引到设备箱外，与仿真器连接，进行程序在线烧写；

(2)逻辑电路采用FPGA实现，加电后程序运行；以文件读入的形式进行烧写，烧写程序存放于外部RAM中；当SIGNAL输入信号为1时，FPGA映射RAM地址区间为00000H～1FFFFH，E²PROM地址区间是80000H～9FFFFH，此时为DSP程序在线烧写状态；当SIGNAL输入信号为0时，FPGA映射RAM地址区间为80000H～9FFFFH，E²PROM地址区间是00000H～1FFFFH，此时为DSP正常工作状态；

(3)在线烧写程序将应用程序源代码读入到缓存中，读入过程要注意字节的对齐和数据的合并；

(4)往指定地址写入指定数据，执行程序烧写工作；

(5)每个数据块烧写完成后，从地址读取数据与之前写入数据进行对比，数据相等时，进行下一地址的数据块烧写，否则提示出错，要求操作人员介入，直至完成全部数据校验工作；

(6)在烧写程序中引入系统时间，根据代码长度，自定义工作进度条，将烧写工作和校验工作按照执行代码的长度分成若干块，以写入文件的形式输出成结果文件，打开文件可观察到烧写工作的进展程度以及对应的时间和完成结果。

在上述技术方案中，所述步骤(5)具体为：

从起始地址开始，依次按顺序读取该地址上的数据信息，与之前写入该地址的数据进行按位取与，如果结果为1，则说明对比结果正确；否则，说明该地址数据烧写失败，对该地址数据进行二次烧写并重新进行校验，无论校验成功与否，都将此地址的信息进行报错处理，供操作人员进行错误跟踪和诊断，根据烧写的数据长度，从起始地址逐个校验至末尾地址，完成数据校验工作。

在上述技术方案中，所述步骤(6)具体为：

在烧写程序中通过创建函数引入主机的系统时间，进行实时监控，记录工作状态，将烧写工作和校验工作按照执行代码的长度进行阶段插桩，分成10份，每份为工作进度的10％，以写入文件的形式输出成结果文件，操作人员在烧写、校验过程中，随时可打开文件，观察烧写工作的进展程度以及对应的时间和完成结果；如果结果显示有错误警告，操作人员可随时停止在线烧写工作，进行紧急处理，也可待全部工作完成后，进行错误分析。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法：

(1)通过外引仿真连接器的插拔完成存储器程序的更新、替换，增加了在线烧写工作的便利性；不拆解设备箱更改程序，提高了整机设备的安全性、可靠性，减少了不必要的硬件磨损，降低了电路板变形、虚焊等风险。

(2)无需借助监测设备即可实时监测程序烧写进度。

(3)在烧写过程中自动进行数据比对，无需额外比对软件的介入，还能更早发现烧写工作的错误以便及时纠正。

(4)烧写进度和数据校验结果的可视化，非软件设计人员也能直观、清晰的了解烧写状态。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1所示为本发明DSP与E²PROM的硬件连接示意图。选用TI公司的SMJ320C30作为相机控制器DSP芯片，选用3DPLUS公司的3DEE8M32CS8163作为程序存储器。控制器程序存放在E²PROM中，逻辑电路采用FPGA实现，加电后程序运行，具有极高的可靠性。

图2为连接器上MPSD仿真接口定义。仿真接口采用MPSD接口，与JTAG接口不同的是引用管脚数量少，节省硬件分配资源。如果DSP型号不支持MPSD接口，JTAG接口同样适用。XF1为设备控制器的输出口，用于观测硬信号，辅助监测在线烧写工作。

图3为应用程序map文件的部分数据。应用程序约占112.55K字节空间，将编译.out文件通过hex30工具转换成DSP执行代码，以txt格式进行保存。

图4是烧写程序map文件的部分数据。烧写程序约占32K字节空间。该部分为在线烧写的核心程序，它调用应用程序的txt文件数据，进行烧写工作。

图5是应用程序文件格式部分内容。文件数据以字节形式保存，而DSP数据总线为4字节长度，所以需先对齐应用程序数据长度，同时设置每次读入的数据长度和合并长度。对于其他型号的DSP，同样应注意保存的数据格式和该型号的数据总线长度，确保长度一致。

图6是数据块烧写工作流程图。读入的字节数合并成有效的DSP数据后，在线烧写程序需将数据写入到E²PROM指定地址上，有效数据写入地址前，需写入烧写密钥，其中延时的作用，是根据E²PROM的特性，给予充分的数据锁存时间。

图7是数据块校验工作流程图。数据块固化完成后，检验数据块是否成功固化，需对每个地址数据逐一进行校验，校验成功后，表明程序烧写工作顺利完成。

图8是实时监控工作流程图。数据的在线烧写、数据校验工作，操作人员都可以在不介入任何外围辅助设备的情况下，对工作的进展进行实时跟踪。操作人员只需打开相应的监控文件，就可以看到程序的已完成工作和目前正在处理的工作，每个状态信息都配有时间戳。

图9是进度条状态显示结果。DSP在线烧写过程中，无法判断烧写状态，如果有示波器，则可以通过DSP输出的XF1进行信号跟踪，每完成一次烧写过程，XF1进行一次高低跳变，烧写完成后，XF1输出为0。如果没有任何可借助的外围设备，就无法判断烧写状态，给在线烧写带来困难。在这里，可以通过软件设计引入时间戳来实现，以写入文件的方式查看烧写状态。根据本程序代码长度，将烧写过程分成10份，每份代表进度的10％，数据校验也引入时间戳，进行实时跟踪。通过查看结果文件，可以看出在线烧写程序工作状态是否完整、时间是否明确以及数据烧写、校验成功与否状态。

图10是数据烧写时间测试曲线。以某航天相机控制真实程序为例，代码长度约为112.55K字节，进行10组测试，从分析结果可以看出测试中时间偏离在±10s以内，在线烧写程序具有较高的稳定性。

具体实施方式

本发明的发明思想为：本发明的星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法，在地面测试阶段修改DSP程序时，无需拆解设备箱即可完成程序的更新、替换工作，在没有示波器等辅助监控设备的情况下，可以对烧写状态进行实时跟踪，烧写完成后，对程序数据的有效性进行自动验证，返回烧写结果，供操作人员判断，烧写进度可视化，使操作人员清晰明了的掌握烧写状态，有效的提高了星上设备的安全性和可靠性，为星上设备程序的更改带来了便捷性。

下面结合附图对本发明做以详细说明。

如图1-10所示，本发明的星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法，包括以下步骤：

(1)星上设备若在不拆解设备箱的情况下完成程序的更改工作，需要将仿真设备接口引到外面，才能与仿真器连接进行程序在线烧写。结合星上设备的硬件结构，将DSP所需的仿真接口连接到设备连接器上。

(2)逻辑电路采用FPGA实现，加电后程序运行。DSP在线对E²PROM进行烧写时，需要将烧写程序和程序代码同时调入DSP仿真器，运行烧写程序，将应用代码写入E²PROM。由于程序代码文件比较大，因此以文件读入的形式进行烧写，烧写程序存放于外部RAM中。当SIGNAL输入信号为1时，FPGA映射RAM地址区间为00000H～1FFFFH，E²PROM地址区间是80000H～9FFFFH，此时为DSP程序在线烧写状态。当SIGNAL输入信号为0时，FPGA映射RAM地址区间为80000H～9FFFFH，E²PROM地址区间是00000H～1FFFFH，此时为DSP正常工作状态。程序的在线烧写，需要生成程序可执行代码，通过分析程序存储空间，编译应用程序和烧写程序。

(3)在线烧写程序将应用程序源代码读入到缓存中，读入过程要注意字节的对齐和数据的合并。

(4)往指定地址写入指定数据，执行程序烧写工作。

(5)烧写完成后，进入数据校验，从起始地址开始，依次按顺序读取该地址上的数据信息，与之前写入该地址的数据进行按位取与，如果结果为1，则说明对比结果正确，否则，说明该地址数据烧写失败，对该地址数据进行二次烧写并重新进行校验，无论校验成功与否，都将此地址的信息进行报错处理，供操作人员进行错误跟踪和诊断，根据烧写的数据长度，从起始地址逐个校验至末尾地址，完成数据校验工作。

(6)在烧写程序中通过创建函数引入主机的系统时间，进行实时监控，记录工作状态，将烧写工作和校验工作按照执行代码的长度进行阶段插桩，分成10份，每份为工作进度的10％，以写入文件的形式输出成结果文件，操作人员在烧写、校验过程中，随时都可以打开文件，观察烧写工作的进展程度以及对应的时间和完成结果，如果结果显示有错误警告，操作人员可随时停止在线烧写工作，进行紧急处理，也可待全部工作完成后，进行错误分析。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将电路板DSP仿真接口引到设备箱外，与仿真器连接，进行程序在线烧写；

(2)逻辑电路采用FPGA实现，加电后程序运行；以文件读入的形式进行烧写，烧写程序存放于外部RAM中；当SIGNAL输入信号为1时，FPGA映射RAM地址区间为00000H～1FFFFH，E²PROM地址区间是80000H～9FFFFH，此时为DSP程序在线烧写状态；当SIGNAL输入信号为0时，FPGA映射RAM地址区间为80000H～9FFFFH，E²PROM地址区间是00000H～1FFFFH，此时为DSP正常工作状态；

(3)在线烧写程序将应用程序源代码读入到缓存中，读入过程要注意字节的对齐和数据的合并；

(4)往指定地址写入指定数据，执行程序烧写工作；

(5)每个数据块烧写完成后，从地址读取数据与之前写入数据进行对比，数据相等时，进行下一地址的数据块烧写，否则提示出错，要求操作人员介入，直至完成全部数据校验工作；

(6)在烧写程序中引入系统时间，根据代码长度，自定义工作进度条，将烧写工作和校验工作按照执行代码的长度分成若干块，以写入文件的形式输出成结果文件，打开文件可观察到烧写工作的进展程度以及对应的时间和完成结果。

2.根据权利要求1所述的星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为：

从起始地址开始，依次按顺序读取该地址上的数据信息，与之前写入该地址的数据进行按位取与，如果结果为1，则说明对比结果正确；否则，说明该地址数据烧写失败，对该地址数据进行二次烧写并重新进行校验，无论校验成功与否，都将此地址的信息进行报错处理，供操作人员进行错误跟踪和诊断，根据烧写的数据长度，从起始地址逐个校验至末尾地址，完成数据校验工作。

3.根据权利要求1所述的星上设备DSP程序地面在线烧写的实时监控和校验方法，其特征在于，所述步骤(6)具体为：

在烧写程序中通过创建函数引入主机的系统时间，进行实时监控，记录工作状态，将烧写工作和校验工作按照执行代码的长度进行阶段插桩，分成10份，每份为工作进度的10％，以写入文件的形式输出成结果文件，操作人员在烧写、校验过程中，随时可打开文件，观察烧写工作的进展程度以及对应的时间和完成结果；如果结果显示有错误警告，操作人员可随时停止在线烧写工作，进行紧急处理，也可待全部工作完成后，进行错误分析。