CN113220639B - 一种面向空间应用的文件存储系统控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种面向空间应用的文件存储系统控制装置，该装置包括处理器和文件信息组件，其中，所述处理器用于接收HOST发出的指令和系统状态，完成文件存储系统的记录、回放、删除、维护等功能。所述文件信息组件用以存储文件索引信息。本发明以任务号等特征信息的方式实现了文件管理，且无需装载操作系统，提高了感兴趣数据获取的准确性。本发明可以同时并行独立处理四组任务，可以实现擦除、记录、回放和维护不同任务组合，提高了应用操控性。本发明设计资源需求小，用小规模、高可靠的反熔丝FPGA实现，可满足高可靠、低功耗的航天应用需求。

Description

一种面向空间应用的文件存储系统控制装置

技术领域

本发明涉及文件存储系统控制领域，尤其涉及一种面向空间应用的 文件存储系统控制装置，

背景技术

随着空间探测技术的发展，探测数据的输出带宽也急剧增加，航天 飞行器的数据记录设备存储容量越来越大，存储内容也越来越多，且受 到下传速率和地面站可视弧度的限制，高效的数据管理与存取成为航天 飞行器的数据记录设备重要的研究方向。

由于受到空间单粒子翻转和高可靠CPU性能的限制，相关操作系统 无法直接移植到空间设备中，因此造成通用的文件系统无法直接应用。

目前，航天飞行器的数据记录设备一般采用顺序存取、分区随机存 取等较为简单的数据管理方式。该操控方式必须按顺序或区间进行数据 读取，会造成数据利用效率的降低。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本申请提出了一种面向空间应用的 文件存储系统控制装置，所述装置包括处理器和文件信息组件，其中，

所述处理器包括协议处理模块、任务执行模块、中断处理模块和文件 管理模块，其中，

所述协议处理模块，用于接收HOST指令和系统状态，根据协议进行 指令解析，将解析结果送往任务执行模块进行任务执行，同时收集协议处 理模块、任务执行模块、中断处理模块和文件管理模块的状态，并按协议 格式进行组帧并返回给HOST；

所述任务执行模块，任务执行模块接收到协议处理模块指令和HOST 的系统状态完成相应任务的执行，并产生相应的中断信号，送中断处理模 块进行中断处理，中断响应后继续新任务执行，以实现存储器的记录、回 放、擦除和维护功能的流程控制；

所述中断处理模块，用于接收任务处理模块的记录、回放、擦除和维 护等中断信号，根据中断优先级顺序和文件处理模块的状态进行中断任务 处理；

所述文件管理模块根据中断响应信号以及系统状态对文件信息组件进 行访问，完成文件信息构建、删除和更新；

所述文件信息组件用以存储文件索引信息。

在一个可能的实现方式中，所述处理器为小规模、高可靠的反熔丝 FPGA，用以实现系统控制；所述文件信息组件单粒子免疫，用以存储文件 索引信息。

在一个可能的实现方式中，所述任务执行模块包含记录流程控制模块、 回放流程控制模块、擦除流程控制模块和维护流程控制模块，四个流程控 制模块为并行处理，采用中断的方式实现，从而完成存储器的边擦边写、 边擦边放；在针对不同目标对象时进行边擦边写边放、边写边放；针对同 一目标对象时进行快写慢放、慢写快放的任务处理。

在一个可能的实现方式中，所述文件系统的数据存储、读取和剔除均 从存储器物理空间的0地址开始，按顺序检索存储器整个物理空间，将满 足检索特征信息的物理空间进行相应的存储、读取或删除操作。

在一个可能的实现方式中，所述文件存储系统的文件名称采用任务号 进行标识，任务号可以为8位模式或16位模式，支持文件数量为256个或 65536个。

在一个可能的实现方式中，所述信息组件用来存储文件索引信息，文 件索引采用顺序管理，文件索引特征信息可以为存储单元状态、任务号、 载荷标记和记录时间中的任意一种或几种。

在一个可能的实现方式中，所述文件存储系统与装置与存储介质无关， 文件索引信息具备断电保存功能，存储介质为SDRAM或FLASH。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：

1、本发明以任务号等特征信息的方式实现了文件管理，且无需装载操作系 统，提高了感兴趣数据获取的准确性；

2、本发明可以同时并行独立处理四组任务，可以实现擦除、记录、回 放和维护不同任务组合，提高了应用操控性；

3、本发明设计资源需求小，用小规模、高可靠的反熔丝FPGA实现， 可满足高可靠、低功耗的航天应用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种面向空间应用的文件存储系统控制装置的逻辑框图；

图2为本发明提供的一种面向空间应用的文件存储系统控制装置一示 例性实施例的文件索引特征信息。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领 域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出 的是，对本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 可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

以下结合附图对本发明做进一步详细阐述。

附图1所示，本发明提供的一种面向空间应用的文件存储系统控制装 置，包括处理器1和文件信息组件2。处理器1采用ACTE1公司反熔丝FPGA， 型号规格为A54SX72A-CQ208B，单粒子翻转免疫指标高；文件信息组件2 采用3Dplus公司的MRAM，容量为8Mbits，具备单粒子翻转免疫的特性。 本实施例中使用的存储介质为FLASH，具有掉电数据保持功能。

处理器1用于接收HOST发出的指令和系统状态，完成文件存储系统 的记录、回放、删除、维护等功能。文件信息组件2用来存储文件索引信 息，文件索引采用顺序管理。

处理器1包括协议处理模块11、任务执行模块12、中断处理模块13 和文件管理模块14，其中，协议处理模块11接收HOST指令和系统状态， 根据协议进行指令解析，将解析结果送往任务执行模块12进行任务执行； 同时收集协议处理模块11、任务执行模块12、中断处理模块13和文件管 理模块14的状态，并按协议进行组帧返回HOST。任务执行模块12实现存 储器的记录、回放、擦除和维护功能的流程控制。任务执行模块12接收到 协议处理模块11指令和HOST的系统状态完成相应任务的执行，并产生相 应的中断信号，送中断处理模块13进行中断处理，中断响应后继续新任务 执行。中断处理模块13接收任务处理模块12的中断信号，根据优先级顺 序和文件处理模块14的状态进行中断任务处理。文件管理模块14根据中 断响应信号以及系统状态对文件信息组件进行访问，完成文件信息构建、 删除和更新。

中断处理模块按任务优先级进行处理，任务优先级关系如表1所示，

表1任务优先级关系表

附图2为本发明提供的一种面向空间应用的文件存储系统控制装置一 较佳实施例的文件索引特征信息，对本发明进一步详细说明。

本发明提出的一种面向空间应用的文件存储系统控制装置一较佳实施 例的记录任务流程，包括以下几个步骤：

S1：协议处理模块11接收HOST指令，按SPI协议进行解析。解析到 合法的记录任务后，通知任务执行模块12。任务执行模块12启动记录任务 流程，首先进行任务初始化操作，将相关寄存器清零和记录任务中断标识 设置为允许。

S2：任务执行模块12向中断处理模块13产生读取文件特征信息索引 的中断请求信号。

S3：中断处理模块13根据中断优先级设置响应读取文件索引的中断请 求，通知文件管理模块14按照记录任务需求执行；文件管理模块14负责 文件索引特征信息存取位置的寻址，并产生文件信息组件2的读时序。

S4：文件管理模块14获取文件信息组件2中文件索引特征信息，同时 通知任务执行模块12清除读取文件索引中断请求信号。

S5：文件管理模块14判读获取文件索引特征值是否满足记录任务需求， 即当前存储单元状态是否健康且空白。

S6：协议处理模块11向HOST发出记录任务准备好中断请求信号，等 待HOST响应。

S7：任务执行模块12在等待过程中，协议处理模块11接收到HOST 发出的记录任务中止指令，则通知任务执行模块12记录任务中止。

S8：任务执行模块12在等待过程中，协议处理模块11接收到HOST 发出的记录任务中断响应，则向中断处理模块13产生记录文件索引中断请 求信号。

S9：中断处理模块13根据中断优先级响应读取文件索引中断请求，通 知文件管理模块14更新文件索引相关特征信息。文件管理模块14将文件 索引特征信息存取位置指向文件信息组件2，并产生文件信息组件2的写时 序。

S10：文件管理模块14获取文件信息组件2中文件索引特征信息更新 完毕后，通知任务执行模块12清除更新文件索引中断请求信号。

S11：文件管理模块14将存储单元地址指向下一个，准备下一次数据 记录及文件索引的建立。

S12：文件管理模块14检索所有的存储单元，空间检索完毕自动退出。

S13：协议处理模块11通知HOST，清除记录任务中断允许标识，记录 任务执行完毕。

综上，本发明通过使用小规模、高可靠的反熔丝FPGA+MRAM构建了 基于特征信息的类文件系统，无需装载操作系统，提高了感兴趣数据获取 的准确性和实时性。最大可以同时并行独立处理四组任务，可以实现擦除、 记录、回放和维护不同任务组合，提高了应用操控性。且装置具有较强的 抗单粒子能力，能够满足空间恶劣环境的应用。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的 修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想 到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或 者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原 理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说 明书和实施例仅被视为示例性地，本申请的真正范围和精神由上述的权 利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的 精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范 围仅由所附的权利要求来限制。

应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/ 或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/ 或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情 况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可 以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程 序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是 只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本 申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种面向空间应用的文件存储系统控制装置，其特征在于：所述装置包括处理器和文件信息组件，其中，

所述处理器包括协议处理模块、任务执行模块、中断处理模块和文件管理模块，其中，

所述协议处理模块，用于接收HOST指令和系统状态，根据协议进行指令解析，将解析结果送往任务执行模块进行任务执行，同时收集协议处理模块、任务执行模块、中断处理模块和文件管理模块的状态，并按协议格式进行组帧并返回给HOST；

所述任务执行模块，任务执行模块接收到协议处理模块指令和HOST的系统状态完成相应任务的执行，并产生相应的中断信号，送中断处理模块进行中断处理，中断响应后继续新任务执行，以实现存储器的记录、回放、擦除和维护功能的流程控制；

所述中断处理模块，用于接收任务处理模块的记录、回放、擦除和维护中断信号，根据中断优先级顺序和文件处理模块的状态进行中断任务处理；

所述文件管理模块根据中断响应信号以及系统状态对文件信息组件进行访问，完成文件信息构建、删除和更新；

所述文件信息组件用以存储文件索引信息；

所述任务执行模块包含记录流程控制模块、回放流程控制模块、擦除流程控制模块和维护流程控制模块，四个流程控制模块为并行处理，采用中断的方式实现，从而完成存储器的边擦边写、边擦边放；在针对不同目标对象时进行边擦边写边放、边写边放；针对同一目标对象时进行快写慢放、慢写快放的任务处理。

2.根据权利要求1所述一种面向空间应用的文件存储系统控制装置，其特征在于，所述处理器为小规模、高可靠的反熔丝FPGA，用以实现系统控制；所述文件信息组件单粒子免疫，用以存储文件索引信息。

3.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的文件存储系统控制装置，其特征在于，所述文件管理模块的数据存储、读取和剔除均从存储器物理空间的0地址开始，按顺序检索存储器整个物理空间，将满足检索特征信息的物理空间进行相应的存储、读取或删除操作。

4.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的文件存储系统控制装置，其特征在于，所述文件存储系统的文件名称采用任务号进行标识，任务号为8位模式或16位模式，支持文件数量为256个或65536个。

5.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的文件存储系统控制装置，其特征在于，所述信息组件用来存储文件索引信息，文件索引采用顺序管理，文件索引特征信息为存储单元状态、任务号、载荷标记和记录时间中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的文件存储系统控制装置，其特征在于，所述文件存储系统与装置与存储介质无关，文件索引信息具备断电保存功能，存储介质为SDRAM或FLASH。

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