CN110865972A - 星载fpga重构及上注系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种星载FPGA重构及上注系统，包括地面控制站、星载接收机及其存储器、重构及上注上位机、配置管理器、主存储器及多个待配置的FPGA，星载接收机及其存储器从地面控制站接收镜像文件，星载接收机及其存储器对镜像文件进行校验，若校验正确，则星载接收机及其存储器存储镜像文件；重构及上注上位机接收从星载接收机及其存储器发出的镜像文件，并对镜像文件进行校验，若校验正确，则重构及上注上位机向配置管理器发出控制指令后，配置管理器将镜像文件存储在主存储器中；重构及上注上位机还向配置管理器发送读取指令，配置管理器收到读取指令后，从主存储器中读取相应的镜像文件，使用镜像文件对待配置的FPGA进行配置。

Description

星载FPGA重构及上注系统
技术领域
本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种星载FPGA重构及上注系统。
背景技术
基于SRAM工艺的FPGA(现场可编程门阵列)是卫星电子系统中常用的器件，用于数字信号处理和控制等领域。因受到空间环境影响或者任务功能变化，FPGA原始镜像不使用或不能满足需求，需要从地面上注新的镜像至卫星上存储(上注)，然后重新加载镜像(重构)。
目前卫星使用的FPGA重构及上注系统，一般是用反熔丝器件充当配置管理器，一个存储器预置一个镜像，另一个存储器预留一个上注镜像空间，管理一颗FPGA，效率较低；反熔丝器件需要编程实现，难度较大；当有多个FPGA时，需要配备多个反熔丝器件和储存器，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种星载FPGA重构及上注系统，以解决现有的FPGA重构及上注系统需要设置多个配置管理器及多个存储器的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种星载FPGA重构及上注系统，所述星载FPGA重构及上注系统包括地面控制站、星载接收机及其存储器、重构及上注上位机、配置管理器、主存储器及多个待配置的FPGA，其中：
所述星载接收机及其存储器从所述地面控制站接收镜像文件，所述星载接收机及其存储器对所述镜像文件进行校验，若校验正确，则所述星载接收机及其存储器存储所述镜像文件；
所述重构及上注上位机作为所述星载FPGA重构及上注系统的控制中心，所述重构及上注上位机接收从所述星载接收机及其存储器发出的所述镜像文件，并对所述镜像文件进行校验，若校验正确，则所述重构及上注上位机向所述配置管理器发出控制指令，所述配置管理器收到所述控制指令后，将所述镜像文件存储在所述主存储器中；
所述重构及上注上位机还向所述配置管理器发送读取指令，所述配置管理器收到所述读取指令后，从所述主存储器中读取相应的所述镜像文件，使用所述镜像文件对所述待配置的FPGA进行配置，以使所述待配置的FPGA正常运行。
可选的，在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述地面控制站为地面运行控制站或地面测控站，所述地面运行控制站或所述地面测控站用于将所述镜像文件根据通信协议通过第一无线信道发送至所述星载接收机及其存储器，所述星载接收机及其存储器位于空间轨道的卫星上。
可选的，在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述星载接收机及其存储器包括无线接收机和接收存储器，其中：
所述无线接收机用于接收所述地面控制站发送的镜像文件；
所述接收存储器用于存储所述地面控制站发送的镜像文件；
所述重构及上注上位机具有握手通信功能，及接收校验功能，保证所述镜像文件的正确性，所述重构及上注上位机向所述星载接收机及其存储器发送接收指令，所述星载接收机及其存储器收到所述接收指令后，通过第一有线信道将所述镜像文件发送至所述重构及上注上位机，所述重构及上注上位机记录每个所述镜像文件的地址、大小和标号，完成所述镜像文件的上注过程。
可选的，在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述重构及上注上位机向所述配置管理器发送所述镜像文件，所述配置管理器接收所述镜像文件后，将所述镜像文件存储在所述主存储器中。
可选的，在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述主存储器的存储容量为2Gb～8Gb；
所述主存储器存储一个所述待配置的FPGA所对应的多个所述镜像文件，该多个所述镜像文件为相互冗余，或分别实现该所述待配置的FPGA的多种功能；
所述配置管理器读取多个所述镜像文件中的指定文件，所述指定文件用于配置所述待配置的FPGA，以完成所述镜像文件的重构功能。
可选的，在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述待配置的FPGA的数量为1～4个。
可选的，在所述的星载FPGA重构及上注系统中，当所述待配置的FPGA中的一个或多个需要配置时，通过第二无线信道向所述重构及上注上位机发送配置指令和地址，所述重构及上注上位机收到所述配置指令后，向所述配置管理器发送读取指令，所述配置管理器根据所述地址从所述主存储器中读取所述镜像文件，通过第二有线信道配置相应的所述待配置的FPGA。
在本发明提供的星载FPGA重构及上注系统中，通过重构及上注上位机作为星载FPGA重构及上注系统的控制中心，向配置管理器发出控制指令，配置管理器将镜像文件存储在主存储器中，重构及上注上位机还向配置管理器发送读取指令，配置管理器从主存储器中读取相应的镜像文件对待配置的FPGA进行配置，实现了使用上位机管理专用的配置管理器，难度较小；实现了一个系统可管理多个FPGA的重构和上注，成本降低；实现了使用一个大容量的主储存器和文件系统管理多镜像，储存和管理效率高；实现了使用一个大容量储存器和文件系统管理多个FPGA的多个镜像文件，提高了储存和管理效率，减少了存储器数量。
本发明实现了使用上位机管理专用配置管理器，上位机可以是通用处理器，降低开发复杂度；实现了利用配置管理器，一个系统可管理多个FPGA的重构和上注，减少了器件数量，降低成本。
附图说明
图1是本发明一实施例的星载FPGA重构及上注系统示意图；
图中所示：101-地面控制站；102-星载接收机及其存储器；103-重构及上注上位机；104-配置管理器；105-主存储器；106～109-待配置的FPGA；111-第一无线信道；112-第一有线信道；113-第三有线信道；114-第四有线信道；115～118第二有线信道；119-第二无线信道。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的星载FPGA重构及上注系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种星载FPGA重构及上注系统，以解决现有的FPGA重构及上注系统需要设置多个配置管理器及多个存储器的问题。
为实现上述思想，本发明提供了一种星载FPGA重构及上注系统，所述星载FPGA重构及上注系统包括地面控制站、星载接收机及其存储器、重构及上注上位机、配置管理器、主存储器及多个待配置的FPGA，其中：所述星载接收机及其存储器从所述地面控制站接收镜像文件，所述星载接收机及其存储器对所述镜像文件进行校验，若校验正确，则所述星载接收机及其存储器存储所述镜像文件；所述重构及上注上位机作为所述星载FPGA重构及上注系统的控制中心，所述重构及上注上位机接收从所述星载接收机及其存储器发出的所述镜像文件，并对所述镜像文件进行校验，若校验正确，则所述重构及上注上位机向所述配置管理器发出控制指令，所述配置管理器收到所述控制指令后，将所述镜像文件存储在所述主存储器中；所述重构及上注上位机还向所述配置管理器发送读取指令，所述配置管理器收到所述读取指令后，从所述主存储器中读取相应的所述镜像文件，使用所述镜像文件对所述待配置的FPGA进行配置，以使所述待配置的FPGA正常运行。
<实施例一>
本实施例提供一种星载FPGA重构及上注系统，如图1所示，所述星载FPGA重构及上注系统包括地面控制站101、星载接收机及其存储器102、重构及上注上位机103、配置管理器104、主存储器105及多个待配置的FPGA(如图中106～109所示)，其中：所述星载接收机及其存储器102从所述地面控制站101接收镜像文件，所述星载接收机及其存储器102对所述镜像文件进行校验，若校验正确，则所述星载接收机及其存储器102存储所述镜像文件；所述重构及上注上位机103作为所述星载FPGA重构及上注系统的控制中心，所述重构及上注上位机103接收从所述星载接收机及其存储器102发出的所述镜像文件，并对所述镜像文件进行校验，若校验正确，则所述重构及上注上位机103向所述配置管理器104发出控制指令，所述配置管理器104收到所述控制指令后，将所述镜像文件存储在所述主存储器105中；所述重构及上注上位机103还向所述配置管理器104发送读取指令，所述配置管理器104收到所述读取指令后，从所述主存储器105中读取相应的所述镜像文件，使用所述镜像文件对所述待配置的FPGA(例如图1中的106)进行配置，以使所述待配置的FPGA正常运行。
具体的，在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述地面控制站101为地面运行控制站或地面测控站，所述地面运行控制站或所述地面测控站用于将所述镜像文件根据通信协议通过第一无线信道111发送至所述星载接收机及其存储器102，所述星载接收机及其存储器102位于空间轨道的卫星上。在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述星载接收机及其存储器102包括无线接收机和接收存储器，其中：所述无线接收机用于接收所述地面控制站101发送的镜像文件；所述接收存储器用于存储所述地面控制站101发送的镜像文件；所述重构及上注上位机103具有握手通信功能，及接收校验功能，保证所述镜像文件的正确性，所述重构及上注上位机103向所述星载接收机及其存储器102发送接收指令，所述星载接收机及其存储器102收到所述接收指令后，通过第一有线信道112将所述镜像文件发送至所述重构及上注上位机103，所述重构及上注上位机103记录每个所述镜像文件的地址、大小和标号，完成所述镜像文件的上注过程。
进一步的，在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述重构及上注上位机103通过第三有线信道113向所述配置管理器104发送所述镜像文件，所述配置管理器104接收所述镜像文件后，依照存储器接口协议通过第四有线信道114将所述镜像文件存储在所述主存储器105中。在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述主存储器105的存储容量为2Gb～8Gb；所述主存储器105存储一个所述待配置的FPGA(例如图1中的106)所对应的多个所述镜像文件，该多个所述镜像文件为相互冗余，或分别实现该所述待配置的FPGA的多种功能；所述配置管理器104读取多个所述镜像文件中的指定文件，所述指定文件用于配置所述待配置的FPGA，以完成所述镜像文件的重构功能。在所述的星载FPGA重构及上注系统中，所述待配置的FPGA106的数量为1～4个(例如图1中的106～109)。
更进一步的，在所述的星载FPGA重构及上注系统中，当所述待配置的FPGA(106～109)中的一个或多个需要配置时，通过第二无线信道119向所述重构及上注上位机103发送配置指令和地址，所述重构及上注上位机103收到所述配置指令后，向所述配置管理器104发送读取指令，所述配置管理器104根据所述地址通过第四有线信道114从所述主存储器105中读取所述镜像文件，通过第二有线信道115～118配置相应的所述待配置的FPGA(分别对应106～109)。
在本发明提供的星载FPGA重构及上注系统中，通过重构及上注上位机103作为星载FPGA重构及上注系统的控制中心，向配置管理器104发出控制指令，配置管理器104将镜像文件存储在主存储器105中，重构及上注上位机103还向配置管理器104发送读取指令，配置管理器104从主存储器105中读取相应的镜像文件对待配置的FPGA进行配置，实现了使用上位机103管理专用的配置管理器104，难度较小；实现了一个系统可管理多个FPGA的重构和上注，成本降低；实现了使用一个大容量的主储存器和文件系统管理多镜像，储存和管理效率高；实现了使用一个大容量储存器和文件系统管理多个FPGA的多个镜像文件，提高了储存和管理效率，减少了存储器数量。
本发明实现了使用上位机103管理专用配置管理器104，上位机103可以是通用处理器，降低开发复杂度；实现了利用配置管理器104，一个系统可管理多个FPGA的重构和上注，减少了器件数量，降低成本。
综上，上述实施例对星载FPGA重构及上注系统的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种星载FPGA重构及上注系统，其特征在于，所述星载FPGA重构及上注系统包括地面控制站、星载接收机及其存储器、重构及上注上位机、配置管理器、主存储器及多个待配置的FPGA，其中：
所述星载接收机及其存储器从所述地面控制站接收镜像文件，所述星载接收机及其存储器对所述镜像文件进行校验，若校验正确，则所述星载接收机及其存储器存储所述镜像文件；
所述重构及上注上位机作为所述星载FPGA重构及上注系统的控制中心，所述重构及上注上位机接收从所述星载接收机及其存储器发出的所述镜像文件，并对所述镜像文件进行校验，若校验正确，则所述重构及上注上位机向所述配置管理器发出控制指令，所述配置管理器收到所述控制指令后，将所述镜像文件存储在所述主存储器中；
所述重构及上注上位机还向所述配置管理器发送读取指令，所述配置管理器收到所述读取指令后，从所述主存储器中读取相应的所述镜像文件，使用所述镜像文件对所述待配置的FPGA进行配置，以使所述待配置的FPGA正常运行。
2.如权利要求1所述的星载FPGA重构及上注系统，其特征在于，所述地面控制站为地面运行控制站或地面测控站，所述地面运行控制站或所述地面测控站用于将所述镜像文件根据通信协议通过第一无线信道发送至所述星载接收机及其存储器，所述星载接收机及其存储器位于空间轨道的卫星上。
3.如权利要求1所述的星载FPGA重构及上注系统，其特征在于，所述星载接收机及其存储器包括无线接收机和接收存储器，其中：
所述无线接收机用于接收所述地面控制站发送的镜像文件；
所述接收存储器用于存储所述地面控制站发送的镜像文件；
所述重构及上注上位机具有握手通信功能，及接收校验功能，保证所述镜像文件的正确性，所述重构及上注上位机向所述星载接收机及其存储器发送接收指令，所述星载接收机及其存储器收到所述接收指令后，通过第一有线信道将所述镜像文件发送至所述重构及上注上位机，所述重构及上注上位机记录每个所述镜像文件的地址、大小和标号，完成所述镜像文件的上注过程。
4.如权利要求1所述的星载FPGA重构及上注系统，其特征在于，所述重构及上注上位机向所述配置管理器发送所述镜像文件，所述配置管理器接收所述镜像文件后，将所述镜像文件存储在所述主存储器中。
5.如权利要求1所述的星载FPGA重构及上注系统，其特征在于，所述主存储器的存储容量为2Gb～8Gb；
所述主存储器存储一个所述待配置的FPGA所对应的多个所述镜像文件，该多个所述镜像文件为相互冗余，或分别实现该所述待配置的FPGA的多种功能；
所述配置管理器读取多个所述镜像文件中的指定文件，所述指定文件用于配置所述待配置的FPGA，以完成所述镜像文件的重构功能。
6.如权利要求5所述的星载FPGA重构及上注系统，其特征在于，所述待配置的FPGA的数量为1～4个。
7.如权利要求6所述的星载FPGA重构及上注系统，其特征在于，当所述待配置的FPGA中的一个或多个需要配置时，通过第二无线信道向所述重构及上注上位机发送配置指令和地址，所述重构及上注上位机收到所述配置指令后，向所述配置管理器发送读取指令，所述配置管理器根据所述地址从所述主存储器中读取所述镜像文件，通过第二有线信道配置相应的所述待配置的FPGA。
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