CN110929465A - 一种基于fpga工业器件可重构的可靠性设计系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统，主要由NorFlash组、工业级Flash型FPGA、可编程SOC单元组成，所述NorFlash组与所述工业级Flash型FPGA输入输出双向连接，所述工业级Flash型FPGA的输出端与所述可编程SOC单元的输入端连接。本发明还提供了一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计方法。本发明的有益效果是：采用工业级FLashFPGA构建了专用的三模冗余控制模块，实现可重构配置项的三模冗余功能，并使用可含硬核的SRAM型FPGA作为任务加载实现，可靠性较高。
Description
技术领域
本发明涉及航天领域，尤其涉及一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统与方法。
背景技术
在航天领域配置项可重构是星载机设计中为适应不同动态任务实现的一种方法。在可重构设计中，会发现加载的配置软件被空间环境干扰导致无法使用，可靠性较低。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统与方法。
本发明提供了一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统，主要由NorFlash组、工业级Flash型FPGA、可编程SOC单元组成，所述NorFlash组与所述工业级Flash型FPGA输入输出双向连接，所述工业级Flash型FPGA的输出端与所述可编程SOC单元的输入端连接。
作为本发明的进一步改进，所述可编程SOC单元为含有硬核ARM的SRAM型FPGA。
本发明还提供了一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计方法，通过所述的基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统，进行以下步骤：
S1、用Flash型FPGA设计读取控制电路实现三模接收控制单元功能，完成对Norflash组三份任务加载；
S2、在Flash型FPGA的表决控制模块中，对所加载的任务进行三取二表决判断，校验核算；在Flash型FPGA的错误记录模块中，对所加载任务出现的问题进行记录；
S3、在输出控制模块中，将对比后的正确结果输出给可编程SOC单元，并传输错误记录信息；
S4、在SOC单元的硬核ARM部分中构建动态重构控制器，将Flash型FPGA传递过来的配置项进行加载，实现不同的配置项运行。
作为本发明的进一步改进，所述Flash型FPGA的三模接收控制单元用于读取某个任务的三个配置项。
作为本发明的进一步改进，所述Flash型FPGA的表决控制模块用于对读出的三个配置项进行三取二表决控制，得出可信的配置项软件；所述Flash型FPGA的错误记录模块对某个配置项出现的错误进行记录，并回传给SOC单元进行处理。
作为本发明的进一步改进，所述SOC单元的硬核ARM部分用于动态重构控制，根据需求对不同的重构逻辑模块与数据进行选择加载。并能运态接收指令，用于动态加载；所述SOC单元的软核SRAM型FPGA用于实现不同的配置项运行。
本发明的有益效果是：通过上述方案，采用工业级FLashFPGA构建了专用的三模冗余控制模块，实现可重构配置项的三模冗余功能，并使用可含硬核的SRAM型FPGA作为任务加载实现，可靠性较高。
附图说明
图1是本发明一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统的示意图。
图2是本发明一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统的可重构三模冗余功能图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图2所示，一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统，主要由NorFlash组101、工业级Flash型FPGA102、可编程SOC单元103组成，采用三组NorFlash组101分别与所述工业级Flash型FPGA102输入输出双向连接，所述工业级Flash型FPGA102的输出端与所述可编程SOC单元103的输入端连接，所述可编程SOC单元103为含有硬核ARM的SRAM型FPGA。NorFlash组101为NorFlash存储器，使用可靠性较高的NorFlash存储器，对每个任务分三块进行存储。
如图1至图2所示，一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计方法，通过所述的基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统，进行以下步骤：
S1、用Flash型FPGA102设计读取控制电路实现三模接收控制单元功能，完成对Norflash组101三份任务加载；
S2、在Flash型FPGA102的表决控制模块中，对所加载的任务进行三取二表决判断，校验核算；在Flash型FPGA102的错误记录模块中，对所加载任务出现的问题进行记录；
S3、在输出控制模块中，将对比后的正确结果输出给可编程SOC单元103，并传输错误记录信息；
S4、在SOC单元103的硬核ARM部分中构建动态重构控制器，将Flash型FPGA102传递过来的配置项进行加载，实现不同的配置项运行。
如图1至图2所示，所述Flash型FPGA102的三模接收控制单元用于读取某个任务的三个配置项。
如图1至图2所示，所述Flash型FPGA102的表决控制模块用于对读出的三个配置项进行三取二表决控制，得出可信的配置项软件；所述Flash型FPGA102的错误记录模块对某个配置项出现的错误进行记录，并回传给SOC单元进行处理。
如图1至图2所示，所述SOC单元103的硬核ARM部分用于动态重构控制，根据需求对不同的重构逻辑模块与数据进行选择加载。并能运态接收指令，用于动态加载；所述SOC单元103的软核SRAM型FPGA用于实现不同的配置项运行，软核SRAM型FPGA用于执行SOC单元SRAM软件，这是使用最终动态任务重构软件，根据不同任务有不同。
本发明提供的一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计方法，是一种用于可重构星载计算机架构的三模冗余设计方法，适用于工业级器件下的商业微小卫星星载计算机设计。
本发明提供的一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统与方法，采用工业级FLashFPGA构建了专用的三模冗余控制模块，实现可重构配置项的三模冗余功能，并使用可含硬核的SRAM型FPGA作为任务加载实现。
本发明中使用的Flash型FPGA也可更换为可靠性更高的反熔丝型FPGA，进一步提升可靠性，但这要看工业成本控制的需求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统，其特征在于：主要由NorFlash组、工业级Flash型FPGA、可编程SOC单元组成，所述NorFlash组与所述工业级Flash型FPGA输入输出双向连接，所述工业级Flash型FPGA的输出端与所述可编程SOC单元的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统，其特征在于：所述可编程SOC单元为含有硬核ARM的SRAM型FPGA。
3.一种基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计方法，其特征在于，通过权利要求2所述的基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计系统，进行以下步骤：
S1、用Flash型FPGA设计读取控制电路实现三模接收控制单元功能，完成对Norflash组三份任务加载；
S2、在Flash型FPGA的表决控制模块中，对所加载的任务进行三取二表决判断，校验核算；在Flash型FPGA的错误记录模块中，对所加载任务出现的问题进行记录；
S3、在输出控制模块中，将对比后的正确结果输出给可编程SOC单元，并传输错误记录信息；
S4、在SOC单元的硬核ARM部分中构建动态重构控制器，将Flash型FPGA传递过来的配置项进行加载，实现不同的配置项运行。
4.根据权利要求3所述的基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计方法，其特征在于：所述Flash型FPGA的三模接收控制单元用于读取某个任务的三个配置项。
5.根据权利要求3所述的基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计方法，其特征在于：所述Flash型FPGA的表决控制模块用于对读出的三个配置项进行三取二表决控制，得出可信的配置项软件；所述Flash型FPGA的错误记录模块对某个配置项出现的错误进行记录，并回传给SOC单元进行处理。
6.根据权利要求3所述的基于FPGA工业器件可重构的可靠性设计方法，其特征在于：所述SOC单元的硬核ARM部分用于动态重构控制，根据需求对不同的重构逻辑模块与数据进行选择加载。
7.并能运态接收指令，用于动态加载；所述SOC单元的软核SRAM型FPGA用于实现不同的配置项运行。
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