一种星载多FPGA配置刷新技术的实现方法及星载处理机与流程

本发明提供一种适用于星载处理机多fpga配置刷新技术的实现方法,属于fpga刷新。

背景技术：

1、在空间环境中，设计高可靠性的sram型fpga产品必须关注单粒子事件的影响。图1所示为sram型fpga发生单粒子翻转示意图，当fpga受到高能单粒子穿透，引起电路节点上瞬时电流干扰而导致电路错误时，fpga的功能或性能将受到影响，因此有必要对fpga单粒子翻转作一定防护。

2、宇航sram型fpga在空间应用中单粒子翻转(seu事件)的问题，可通过三模冗余tmr、纠错码、刷新等技术解决。其中刷新技术有智能刷新电路和反熔丝逻辑刷新等方式。智能刷新电路占用硬件空间资源，对于多fpga刷新应用场景，成本也较高；反熔丝结构的fpga抗单粒子能力远远优于sram型fpga，因此可采用反熔丝fpga刷新逻辑实现对sram型fpga的刷新控制。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：本发明提供一种星载多fpga配置刷新技术的实现方法及星载处理机，通过反熔丝fpga对星载处理机内多片sram型fpga进行完全配置后，在目标fpga正常运行的状态下，实现动态刷新管理，降低刷新成本，提高产品可靠性。

2、本发明的目的主要通过以下技术方案予以实现：一种星载多fpga配置刷新技术的实现方法，包括：

3、建立用于多sram型fpga配置刷新的星载处理机；所述星载处理机包括综合管理模块和n个功能子模块；综合管理模块包括cpu、反熔丝fpga、flash程序存储电路；各功能子模块中均包含sram型fpga；n为正整数；

4、星载处理机上电后，由反熔丝fpga将目标sram型fpga依次配置完成，使星载处理机处于正常工作状态；当综合管理模块中cpu的刷新使能有效时，反熔丝fpga对各目标sram型fpga进行动态刷新。

5、进一步的，所述功能子模块数量可根据需求扩展；各sram型fpga的配置接口均通过母板连接至综合管理模块的反熔丝fpga，由反熔丝fpga配置刷新管理各功能子模块的sram型fpga；

6、所有功能子模块上sram型fpga的配置刷新接口均采用被动8位并行模式，每片sram型fpga的selectmap信号包括配置时钟信号cclk、配置触发信号prog_b、复位初始化信号init_b、片选信号csi_b、读写信号rdwr_b、配置完成信号done和8个数据信号，反熔丝fpga根据功能子模块的数量所需的资源及自身需要完成的其它功能情况选取。

7、进一步的，所有功能子模块上sram型fpga配置刷新的控制信号独立，即cclk、prog_b、init_b、csi_b、rdwr_b、done信号各自独立，8位数据总线共用。

8、进一步的，所述由反熔丝fpga对目标sram型fpga依次配置完成，使星载处理机处于正常工作状态，包括：

9、反熔丝fpga监测目标sram型fpga的done信号，目标sram型fpga的done信号为低时，表明目标sram型fpga工作状态出现异常，需要反熔丝fpga对其进行重新配置；目标sram型fpga的done信号为高时，表明目标sram型fpga处于正常工作状态，此时由反熔丝fpga对目标sram型fpga的特定配置空间进行动态刷新，不影响目标sram型fpga正常工作。

10、进一步的，所述综合管理模块中cpu的刷新使能有效时，反熔丝fpga对各目标sram型fpga进行动态刷新，包括：

11、当cpu的刷新使能有效时，反熔丝fpga按照从sram型fpga 1至sram型fpga n的顺序，依次从flash中取出相应的配置项，定时刷新目标sram型fpga的特定配置空间；n个目标sram型fpga刷新完成后，等待若干个时钟周期，等待时钟周期的数量可调，用来调节控制刷新周期，进入下一次动态刷新；

12、若反熔丝fpga接收到cpu停止刷新指令时，在刷新完当前目标sram型fpga后立即停止刷新动作。

13、进一步的，所述由反熔丝fpga将目标sram型fpga依次配置完成后，当刷新使能有效时，由反熔丝fpga对目标sram型fpga内部的clb、iob、clk等资源信息进行动态刷新；其中，sram型fpga内部的bram为不可刷新资源。

14、进一步的，所述反熔丝fpga对各目标sram型fpga进行动态刷新的步骤包括：

15、进入空闲idle状态；

16、当刷新使能有效时，进入等待状态wait_begin_en，等待flash开始准备数据；

17、当flash开始准备数据标志有效时，进入wait_ram_ok状态，等待ram缓存数据；

18、当ram数据已缓存完成，进入find_fdri状态，开始寻找配置流中fdri命令的位置；

19、当找到fdri命令时，进入scrub_cmd状态，进行刷新指令控制；

20、指令控制完成后进入scrub刷新状态，将有效刷新数据输出，完成器件级刷新；

21、刷新结束后进入scrub_pad状态，进行解同步操作，完成后回到空闲idle状态，等待下一片fpga的刷新。

22、一种用于星载多fpga配置刷新技术实现的星载处理机，包括综合管理模块和n个功能子模块；

23、综合管理模块包括cpu、反熔丝fpga、flash程序存储电路；

24、各功能子模块均包含sram型fpga，sram型fpga的配置接口均通过母板连接至综合管理模块的反熔丝fpga，由反熔丝fpga配置刷新管理各功能子模块的sram型fpga；所述功能子模块上sram型fpga的配置刷新接口均采用被动8位并行模式，每片sram型fpga的selectmap信号包括配置时钟信号cclk、配置触发信号prog_b、复位初始化信号init_b、片选信号csi_b、读写信号rdwr_b、配置完成信号done和若干个数据信号，反熔丝fpga根据功能子模块的数量所需的资源及自身需要完成的其它功能情况选取；

25、星载处理机上电后，由反熔丝fpga将目标sram型fpga依次配置完成，使星载处理机处于正常工作状态；当综合管理模块中cpu的刷新使能有效时，反熔丝fpga对目标sram型fpga进行动态刷新。

26、进一步的，所述由反熔丝fpga对目标sram型fpga依次配置完成，使星载处理机处于正常工作状态，包括：

27、反熔丝fpga监测目标sram型fpga的done信号，目标sram型fpga的done信号为低时，表明目标sram型fpga工作状态出现异常，需要反熔丝fpga对其进行重新配置；目标sram型fpga的done信号为高时，表明目标sram型fpga处于正常工作状态，此时由反熔丝fpga对目标sram型fpga的特定配置空间进行动态刷新，不影响目标sram型fpga正常工作。

28、进一步的，所述当综合管理模块中cpu的刷新使能有效时，反熔丝fpga对各目标sram型fpga进行动态刷新，包括：

29、当cpu的刷新使能有效时，反熔丝fpga按照从sram型fpga 1至sram型fpga n的顺序，依次从flash中取出相应的配置项，定时刷新目标sram型fpga的特定配置空间；n个目标sram型fpga刷新完成后，等待若干个时钟周期，等待时钟周期的数量可调，用来调节控制刷新周期，进入下一次动态刷新；

30、若反熔丝fpga接收到cpu停止刷新指令时，在刷新完当前目标sram型fpga后立即停止刷新动作。

31、进一步的，所述由反熔丝fpga将目标sram型fpga配置完成后，当刷新使能有效时，由反熔丝fpga对目标sram型fpga内部的clb、iob、clk等资源信息进行动态刷新；其中，sram型fpga内部的bram为不可刷新资源。

32、进一步的，反熔丝fpga对各目标sram型fpga进行动态刷新的步骤包括：

33、进入空闲idle状态；

34、当刷新使能有效时，进入等待状态wait_begin_en，等待flash开始准备数据；

35、当flash开始准备数据标志有效时，进入wait_ram_ok状态，等待ram缓存数据；

36、当ram数据已缓存完成，进入find_fdri状态，开始寻找配置流中fdri命令的位置；

37、当找到fdri命令时，进入scrub_cmd状态，进行刷新指令控制；

38、指令控制完成后进入scrub刷新状态，将有效刷新数据输出，完成器件级刷新；

39、刷新结束后进入scrub_pad状态，进行解同步操作，完成后回到空闲idle状态，等待下一片fpga的刷新。

40、本发明与现有技术相比的有益效果是：

41、(1)本发明针对星载处理机多片sram型fpga空间应用的单粒子翻转问题，从硬件平台设计到配置刷新控制流程制定了一套完整的方案，提高了星载处理机的可靠性。

42、(2)刷新区域采用查找“写fdri寄存器”命令的方法，可同时适用进口国产目标fpga的配置文件，通用性强，方法可靠。

43、(3)本发明通过反熔丝fpga统一配置刷新多片sram型fpga，相比于智能刷新电路，既节约了硬件空间资源，同时大大降低成本，集成度高