基于FPGA嵌入式的多光譜圖像壓縮系統(tǒng)的可靠性設(shè)計.pdf

1、SEU是由帶電粒子投射到集成電路器件的敏感區(qū)域引起的,通常會導(dǎo)致器件內(nèi)部寄存器內(nèi)容的改變,或內(nèi)存位翻轉(zhuǎn)。為了抵抗太空中的SEU,使基于FPGA的多光譜圖像壓縮系統(tǒng)在深空環(huán)境中能夠長時間正常工作,本文提出了一種基于FPGA嵌入式的雙機熱備份設(shè)計方案,該方案通過子系統(tǒng)級的冗余大大提高了系統(tǒng)的可靠性,有效地抵抗了SEU。本系統(tǒng)采用的是雙機熱備份的思想,由兩個地位平等的子系統(tǒng)構(gòu)成。子系統(tǒng)之間的通信是通過網(wǎng)線來實現(xiàn)的。根據(jù)本系統(tǒng)的特點,雙機切換的

2、條件并不只是心跳檢測,除此之外還有其它表示主機工作狀態(tài)的信息,備份機通過對這些信息的判斷來決定是否切換主機。啟動時先工作的子系統(tǒng)作為主機,完成圖像壓縮、輸出心跳信號和其它狀態(tài)信號,后啟動的子系統(tǒng)是備份機,主要用來檢測主機的工作狀態(tài),當主機出現(xiàn)故障時切換主機,就這樣兩套子系統(tǒng)在系統(tǒng)中輪流工作。本設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)是一個雙機備份的結(jié)構(gòu),子系統(tǒng)的硬件構(gòu)成是Xilinx公司提供的ML402開發(fā)板和XUP開發(fā)板。在ML402上的Virtex-4支持軟

3、核MicroBlaze；在XUP上的Virtex-II pro不僅支持MicroBlaze還內(nèi)嵌兩個PowerPC405。嵌入式系統(tǒng)中的處理器分別是ML402上的PowerPC405和XUP上的MicroBlaze。嵌入式系統(tǒng)的軟件主要采用了Xilinx公司為FPGA特制的操作系統(tǒng)Xilkernel,還有一些標準C的函數(shù)庫。在系統(tǒng)的開發(fā)過程中主要進行了硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、應(yīng)用程序的設(shè)計等。本文完成了所有的開發(fā)工作：硬件方面,完成了處理器