CN111124436B - 一种提高星敏感器软件加载可靠性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高星敏感器软件加载可靠性的方法，该方法包括以下步骤：保存多份星敏感器软件至程序存储器中；自主切换：星敏感器上电后，默认将程序存储器中的第一份星敏感器软件加载至SRAM中运行，若所加载的星敏感器软件运行成功，则星敏感器正常运行；若所加载的星敏感器软件运行失败，则自动切换，直到所加载的星敏感器软件运行成功；指令切换：通过发送指令，指定确定的某一份星敏感器软件加载至SRAM中运行。本发明通过同时存放多份星敏感器软件于程序存储器中的方式，提高可靠性；正常情况下，通过自主切换方式，避免了地面指令操作的繁琐及非实时性；必要时，通过地面指令干预，指定确定的某一份软件加载运行，避免了完全自主的不可控。

Description

一种提高星敏感器软件加载可靠性的方法

技术领域

本发明涉及星敏感器技术领域，具体涉及一种提高星敏感器软件加载可靠性的方法。

背景技术

星敏感器因其众多优点在航天器上得到广泛应用。而由于其采用集成电路器件和具有高灵敏度特性的固态成像器件，使星敏感器易受空间辐射的影响。空间辐射环境的高能粒子会对星敏感器的数字电路产生单粒子事件，使其不能工作，降低星敏感器的可靠性。

星敏感器数据处理单元主要指信号处理器以及与处理器配套使用的现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、静态随机存取存储器(StaticRandom-Access Memory，SRAM)、可编程只读存储器(Programmable read-only memory，PROM)和带电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable read onlymemory，EEPROM)等。这类器件一个共同特点是都采用MOS集成电路结构，空间辐射对它们的影响主要有两种形式：总剂量效应和单粒子事件。总剂量效应改变器件的性能，如产生MOS管阈值电压漂移；单粒子事件使器件产生状态改变，这可能导致电路误动作或器件功能改变。数据处理单元是星敏感器的核心单元，其数据的准确安全是星敏感器正常工作的前提，关于此类器件的辐射效应及防护加固措施国内外已有很多研究。

PROM用来存储程序数据以及一些重要的常量，其数据的安全直接关系程序的正常运行，而EEPROM和SRAM的可靠性要求比PROM要低，处理过程中的个别数据错误可以通过有效的算法消除，重要的常量应多处存放。根据辐照设计裕度对数字电子器件进行合理筛选并降额使用，采用屏蔽措施以及冗余纠错处理，星敏感器的数据处理单元经过合理的软硬件设计和适当的加固措施可基本满足一般在轨期间正常工作的要求。

因此，面对空间辐射环境的高能粒子会对星敏感器的影响，如何提高星敏感器软件加载的可靠性，在轨期间正常工作的要求，是本发明需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高星敏感器软件加载可靠性的方法，以在空间辐射环境的高能粒子对星敏感器的影响下，提高星敏感器软件加载的可靠性，满足在轨期间正常工作的要求。

为达到上述目的，本发明提供了一种提高星敏感器软件加载可靠性的方法，包括以下步骤：

保存多份星敏感器软件至程序存储器中；

自主切换：星敏感器上电后，默认将程序存储器中的第一份星敏感器软件加载至SRAM中运行，若所加载的星敏感器软件运行成功，则星敏感器正常运行；若所加载的星敏感器软件运行失败，则自动切换，将第二份星敏感器软件加载至SRAM中运行，以此类推，直到所加载的星敏感器软件运行成功；

指令切换：通过发送指令，指定确定的某一份星敏感器软件加载至SRAM中运行。

上述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其中，程序存储器中至少保存4份星敏感器软件。

上述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其中，通过FPGA控制执行所述自主切换及所述指令切换。

上述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其中，每自主切换一次或指令切换一次，FPGA产生一次复位信号至CPU，将相应星敏感器软件加载至SRAM中运行。

上述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其中，通过设置计数器控制加载第几份星敏感器软件：计数器值为0，表征加载第一份星敏感器软件；计数器值为1，表征加载第二份星敏感器软件；以此类推。

上述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其中，若加载的星敏感器软件运行成功，则计数器值保持不变，表明加载标志停留在指向这一份星敏感器软件，若此时CPU发生复位，则仍然加载这一份星敏感器软件；若加载的星敏感器软件运行失败，则计数器值累加1，继续加载下一份星敏感器软件，直到加载的星敏感器软件运行成功为止。

上述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其中，若计数器值计满，所加载的星敏感器软件仍然运行失败，则计数器值回0，继续下一轮循环。

上述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其中，采用指令切换指定加载确定的某一份星敏感器软件前，星敏感器一直处于自主切换方式状态，一旦发送指令指定加载确定的某一份星敏感器软件，则自主切换即刻不使能，后续只可通过指令切换指定加载确定的某一份星敏感器软件。

上述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其中，自主切换不使能后，只有星敏感器断电后重新上电，才恢复自主切换状态。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)通过同时存放多份星敏感器软件于程序存储器中的方式，提高可靠性；星敏感器软件至少保存4份；

(2)正常情况下，通过自主切换方式，自动加载某一份软件至SRAM中运行，避免了地面指令操作的繁琐及非实时性；必要时，通过地面指令干预，中止自主方式，指定确定的某一份软件加载运行，避免了完全自主的不可控；

(3)采用FPGA实现自主切换及指令切换功能；每自主切换一次或指令切换一次，FPGA产生一次复位信号至CPU，即可将相应星敏感器软件加载至SRAM中运行；

(4)采用指令指定加载确定的某一份软件前，星敏感器一直处于自主切换方式状态，一旦发送指令指定加载确定的某一份软件，则自主切换方式即刻不使能，后续只可通过指令指定加载确定的某一份软件，除非星敏感器重新断电上电后，方恢复自主切换状态。

附图说明

图1为星敏感器软件加载可靠性方法总体示意图；

图2为指令切换与自主切换选择框图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种提高星敏感器软件加载可靠性的方法，包括以下步骤：

(1)保存多份星敏感器软件至程序存储器中；

进一步，程序存储器中至少保存4份星敏感器软件，提高可靠性。

(2)自主切换：星敏感器上电后，默认将程序存储器中的第一份星敏感器软件加载至SRAM中运行，若所加载的星敏感器软件运行成功，则星敏感器正常运行；若所加载的星敏感器软件运行失败，则自动切换，将第二份星敏感器软件加载至SRAM中运行，以此类推，直到所加载的星敏感器软件运行成功；

(3)指令切换：通过发送指令，指定确定的某一份星敏感器软件加载至SRAM中运行。

进一步，通过FPGA控制执行所述自主切换及所述指令切换。每自主切换一次或指令切换一次，FPGA产生一次复位信号至CPU，将相应星敏感器软件加载至SRAM中运行。

进一步，通过设置计数器控制加载第几份星敏感器软件：计数器值为0，表征加载第一份星敏感器软件；计数器值为1，表征加载第二份星敏感器软件；以此类推。若加载的星敏感器软件运行成功，则计数器值保持不变，表明加载标志停留在指向这一份星敏感器软件，若此时CPU发生复位，则仍然加载这一份星敏感器软件；若加载的星敏感器软件运行失败，则计数器值累加1，继续加载下一份星敏感器软件，直到加载的星敏感器软件运行成功为止。若计数器值计满，所加载的星敏感器软件仍然运行失败，则计数器值回0，继续下一轮循环。

进一步，采用指令切换指定加载确定的某一份星敏感器软件前，星敏感器一直处于自主切换方式状态，一旦发送指令指定加载确定的某一份星敏感器软件，则自主切换即刻不使能，后续只可通过指令切换指定加载确定的某一份星敏感器软件。自主切换不使能后，只有星敏感器断电后重新上电，才恢复自主切换状态。

以星敏感器软件在程序存储器中存放了8份为例。

如图1所示，星敏感器软件存放了8份在程序存储器中，星敏感器上电后，星敏感器软件从程序存储器中加载至SRAM中运行。CPU运行成功，则CPU输出至FPGA的切换控制模块的加载标志为1，软件正常运行；否则，CPU运行失败，加载标志为0，切换模块控制软件加载选择，选择加载下一份软件。

星敏感器上电后，默认情况下，仅自主切换模块可控制切换控制模块，一旦通过指令切换模块发送指令指定加载确定的某一份软件，则指令切换模块即刻发送关闭自主切换模块信号，后续只可通过指令指定加载确定的某一份软件，除非星敏感器重新断电上电后，方恢复自主切换状态。

如图2所示，星敏感器上电后，计数器的计数值(软件加载选择)为000(二进制)，表征默认将程序存储器中的第一份软件加载至SRAM中运行，若第一份软件加载后运行失败，则计数值加1，为001(二进制)，同时，自主切换模块产生一个复位信号至CPU，此时，CPU从第二份加载软件。若此时软件运行成功，则计数值保持为001(二进制)，表明后续CPU重新加载软件均从第二份加载(星敏感器重新断电上电除外)；若此时软件运行失败，则计数值加1，为010(二进制)，同时自主切换模块产生一个复位信号至CPU，此时，CPU从第三份加载软件。若计数值累加至111(二进制)，软件加载后仍然运行失败，则计数值加1，变为000(二进制)，表明软件再次从第一份加载。如此，后续循环往复。

若发送指令强制从第六份加载软件，则指令切换模块将计数值强制置为101(二进制)，并发送开关控制信号至自主切换模块，关闭自主切换模块的使能信号，则自主切换模块后续不再运行，直至对星敏感器重新断电上电后方可重新启动自主切换模块。另外，指令切换模块在发送开关控制信号至自主切换模块的同时，也会发送复位信号至CPU，强制星敏感器软件从第六份加载运行。

综上所述，本发明通过同时存放多份星敏感器软件于程序存储器中的方式，提高可靠性；正常情况下，通过自主切换方式，自动加载某一份软件至SRAM中运行，避免了地面指令操作的繁琐及非实时性；必要时，通过地面指令干预，中止自主方式，指定确定的某一份软件加载运行，避免了完全自主的不可控。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其特征在于，包括以下步骤：保存多份星敏感器软件至程序存储器中；

自主切换：星敏感器上电后，默认将程序存储器中的第一份星敏感器软件加载至SRAM中运行，若所加载的星敏感器软件运行成功，则星敏感器正常运行；若所加载的星敏感器软件运行失败，则自动切换，将第二份星敏感器软件加载至SRAM中运行，以此类推，直到所加载的星敏感器软件运行成功；

指令切换：通过发送指令，指定确定的某一份星敏感器软件加载至SRAM中运行，

通过FPGA控制执行所述自主切换及所述指令切换，每自主切换一次或指令切换一次，FPGA产生一次复位信号至CPU，将相应星敏感器软件加载至SRAM中运行。

2.如权利要求1所述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其特征在于，程序存储器中至少保存4份星敏感器软件。

3.如权利要求2所述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其特征在于，通过设置计数器控制加载第几份星敏感器软件：计数器值为0，表征加载第一份星敏感器软件；计数器值为1，表征加载第二份星敏感器软件；以此类推。

4.如权利要求3所述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其特征在于，若加载的星敏感器软件运行成功，则计数器值保持不变，表明加载标志停留在指向这一份星敏感器软件，若此时CPU发生复位，则仍然加载这一份星敏感器软件；若加载的星敏感器软件运行失败，则计数器值累加1，继续加载下一份星敏感器软件，直到加载的星敏感器软件运行成功为止。

5.如权利要求4所述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其特征在于，若计数器值计满，所加载的星敏感器软件仍然运行失败，则计数器值回0，继续下一轮循环。

6.如权利要求5所述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其特征在于，采用指令切换指定加载确定的某一份星敏感器软件前，星敏感器一直处于自主切换方式状态，一旦发送指令指定加载确定的某一份星敏感器软件，则自主切换即刻不使能，后续只可通过指令切换指定加载确定的某一份星敏感器软件。

7.如权利要求6所述的提高星敏感器软件加载可靠性的方法，其特征在于，自主切换不使能后，只有星敏感器断电后重新上电，才恢复自主切换状态。