本發(fā)明涉及一種芯片ram重配置方法，特別是一種航天器bc端1553b總線芯片ram重配置方法。

背景技術：

1553b總線是目前國內外航天領域廣泛使用的設備間總線，總線上的設備分為bc(總線控制器)、rt(遠程終端)、bm(總線監(jiān)視器)三種。其中，bc端作為總線上組織信息傳輸?shù)慕K端，負責發(fā)起總線上所有消息通信，如果bc端1553b總線芯片的部分ram區(qū)域發(fā)生永久性故障，將導致航天器部分或整體總線通信功能失效，從而嚴重影響整個航天器的安全。

傳統(tǒng)航天器型號研制過程中，數(shù)管分系統(tǒng)中ctu(中央處理單元)或smu(綜合管理單元)通常作為整星的bc設備，能夠接收地面發(fā)送的遙控指令，當發(fā)生總線芯片故障后，通常是通過地面遙控手段上注在軌維護指令進行故障消除。進行在軌維護的一般做法是，修改bc軟件對總線芯片的資源分配，從而避免使用ram故障區(qū)域。但是這種對軟件進行在軌維護的做法會帶來兩個方面的問題：一是這種在軌維護屬于臨時應急處理，無法在發(fā)射前的整星ait測試中進行全面驗證?？偩€芯片在軌發(fā)生故障后，需要臨時查找軟件地址、設計維護方案，在軌維護指令需要地面進行嚴格的測試之后才能上注，且測試過程比較復雜。二是目前衛(wèi)星壽命都比較長，在衛(wèi)星壽命后期總線芯片故障集中爆發(fā)的時候，軟件人員對軟件狀態(tài)已經淡忘，由于人本身固有的疏忽，進行在軌維護的風險較大。

當前，存儲芯片重配置方法主要通過芯片內置的專用功能單元實現(xiàn)，一般包括兩個步驟：第一步，由內置故障檢測和修復單元對芯片進行片內自測試，獲得的自測試結果作為重配置策略的依據(jù)，第二步，由內置故障檢測和修復單元利用存儲芯片的備份存儲空間代替故障區(qū)域，完成芯片的重配置。

富泰華工業(yè)(深圳)有限公司和鴻海精密工業(yè)股份有限公司cn102467456a號專利公開了一種內存及其修復方法、數(shù)據(jù)處理裝置及其驅動方法，該發(fā)明涉及的內存芯片通過內置的修復單元用于檢測該內存芯片的物理地址中是否存在損壞的地址空間，并在檢測到損壞的地址空間時，使損壞的地址空間的物理地址映射到空閑的正常地址空間的物理地址。上海芯豪微電子有限公司cn101763901a號專利公開了一種在片自測試自修復方法，該發(fā)明通過芯片自測試單元測試被測單元并把測試結果傳遞給自修復單元，自修復單元根據(jù)自測試結果進行操作，對被測單元的出錯部分執(zhí)行自修復，由存儲的測試結果控制相應開關，以備份單元或器件取代失效的被測單元。

上述方法主要存在以下問題：

(1)芯片ram重配置功能需要內置的專用功能單元的支持才能實現(xiàn)，而某些芯片在設計之初并未考慮該功能，從而本身不具備自檢測和自修復功能，例如1553b總線芯片的ram區(qū)域，其狀態(tài)檢測與重配置必須通過與之接口的通用計算機才能實現(xiàn)；

(2)芯片ram重配置由專用功能單元自動完成，在專用功能單元設計已經固定的情況下，修復方法也是固定的，無法對修復方法進行人工干預和靈活設置，在芯片發(fā)生復雜故障情況下，自動修復不一定能夠達到預期效果，且后續(xù)無法進行人工干預。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種航天器bc端1553b總線芯片ram重配置方法，該方法能夠在地面干預情況下，通過遙控上注方案，檢測并定位總線芯片ram區(qū)中的故障區(qū)域，并根據(jù)故障情況使用備份ram區(qū)資源替換故障ram區(qū)資源，通過重新配置使之能夠繼續(xù)正常運行。

該方案是這樣實現(xiàn)的：

一種航天器bc端1553b總線芯片ram重配置方法，具體過程為：

步驟一、1553b總線芯片ram區(qū)故障后，檢測定位故障區(qū)域，將總線芯片ram區(qū)故障范圍下傳；若總線芯片ram尚能利用的區(qū)域不足以拼湊出一個新的棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)的組合，采取bc端設備切備機的措施，故障處理結束，否則進入步驟二；

步驟二、根據(jù)芯片故障的嚴重程度判斷，如果總線芯片當前模式下使用的棧區(qū)或數(shù)據(jù)塊區(qū)發(fā)生故障，但是備份棧區(qū)或數(shù)據(jù)塊區(qū)正常，進入步驟三，如果當前模式下使用的棧區(qū)與備份棧區(qū)都發(fā)生了故障或者兩個棧區(qū)對應的數(shù)據(jù)塊區(qū)都發(fā)生了故障，但總線芯片中仍然具有足夠的備份資源，進入步驟四；

步驟三、上注總線芯片模式切換指令，然后根據(jù)所述指令使用與當前模式下不同的棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)組合，完成對總線芯片的重配置；

步驟四、根據(jù)實際故障情況制作總線芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)設置指令并上注，然后根據(jù)所述指令利用芯片中尚能使用的資源拼湊出一個新的棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)組合，完成對總線芯片的重配置；

步驟五、如果經過步驟三和步驟四處理后，故障依然存在，采取bc端設備切備機的措施，總線芯片ram重配置處理結束。

進一步地，本發(fā)明所述總線芯片自檢方法為，總線芯片ram發(fā)生故障后，通過向芯片ram寫入固定標識并回讀比較一致性來定位故障區(qū)域，自檢完成后，使用自檢前棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)組合對芯片重新初始化，并輸出自檢結果信息。

進一步地，本發(fā)明所述總線芯片包括兩個棧區(qū)a、b(即當前使用棧區(qū)和備份棧區(qū))和94個數(shù)據(jù)塊，所述94個數(shù)據(jù)塊劃分為兩組，第一組為數(shù)據(jù)塊0～63共64個數(shù)據(jù)塊，第二組為數(shù)據(jù)塊93～64，再加上從第一組中的63～30共64個數(shù)據(jù)塊；總線芯片模式劃分成4種，為a棧區(qū)分別對應兩個數(shù)據(jù)塊組構成兩種模式，及b棧區(qū)分別對應兩個數(shù)據(jù)塊組構成兩種模式。

進一步地，本發(fā)明所述總線芯片包括兩個棧區(qū)a、b(即當前使用棧區(qū)和備份棧區(qū))和94個數(shù)據(jù)塊，若兩個棧區(qū)a、b都發(fā)生了故障，則使用未損壞的7個連續(xù)的數(shù)據(jù)塊作為棧區(qū)，并重新設定新棧區(qū)對應的數(shù)據(jù)塊。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術相比，通過使用與總線芯片接口的計算機軟件執(zhí)行上注指令的方法實現(xiàn)對總線芯片ram區(qū)的重配置，解決了一般存儲芯片重配置需要由專門硬件功能單元支持的缺點，只要總線芯片中尚有足夠的正常資源就可以通過重配置恢復使用，最大限度的挖掘故障芯片的使用潛力。

(2)本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術相比，對總線芯片重配置的方式可以由地面靈活配置和人為干預，解決了ram芯片重配置功能不能人為干預的缺點，可根據(jù)具體故障情況實施重配置方案。

(3)本發(fā)明方法與現(xiàn)有1553b總線芯片重配置方法相比，避免了采用在軌維護的手段對計算機軟件進行修改，而是將總線芯片ram重配置功能作為計算機軟件的一部分，可在地面進行充分的測試驗證，避免了在軌維護過程中因人員疏忽和測試不充分對整星安全帶來影響的風險。

附圖說明

圖1為bc端1553b總線芯片ram重配置流程圖；

圖2為總線芯片ram區(qū)檢測使能指令示意圖；

圖3為總線芯片ram區(qū)自檢流程圖；

圖4為總線芯片模式切換指令示意圖；

圖5為總線芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)設置指令示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明提供了一種航天器bc端1553b總線芯片ram重配置方法，當航天器1553b總線上的bc端設備在軌發(fā)生總線芯片ram區(qū)故障時，可通過上注遙控指令的方式使星載計算機軟件檢測永久性故障在總線芯片ram區(qū)中的位置，并通過重配置指令，使用總線芯片中的冗余資源替換故障資源。本發(fā)明的操作流程如圖1所示，實施步驟說明如下。

(1)檢測并定位故障區(qū)域

以航天器中央處理單元為例說明，中央處理單元計算機軟件通過工作于bc模式的總線芯片與1553b總線上其它終端設備通信，總線芯片的使用方式由計算機軟件進行配置。通過下傳的遙測參數(shù)發(fā)現(xiàn)星上bc與rt設備之間總線通信異常時，首先檢測定位總線芯片的故障區(qū)域。

總線芯片ram區(qū)自檢功能平時處于禁止狀態(tài)，總線芯片故障檢測由地面上注總線芯片ram區(qū)檢測使能指令觸發(fā)，中央處理單元計算機軟件接收到該指令后，對總線芯片ram區(qū)寫入固定標識并回讀比較一致性來定位故障區(qū)域?？偩€芯片ram區(qū)檢測使能指令格式如圖2所示。

圖3為總線芯片ram區(qū)自檢流程圖，檢測的執(zhí)行過程是，以總線芯片若干個字為一個檢測單元，先將整個ram區(qū)全部寫為特定標識1并讀回檢測是否為特定標識1，再將整個ram區(qū)全部寫為特定標識2并讀回檢測是否為特定標識2，其中特定標識1和特定標識2需保證ram區(qū)每一位都被使用0和1獨立檢測過。如果使用特定標識1檢測時發(fā)現(xiàn)某個檢測單元讀寫數(shù)據(jù)不一致，則不再使用特定標識2檢測，直接將這個檢測單元標記為故障，將所有檢測單元的檢測結果保存。整個總線芯片ram區(qū)自檢完成后，中央處理單元計算機軟件將自檢結果自動封裝在遙測源包中通過測控信道下傳到地面。

上注一次總線芯片ram區(qū)自檢使能指令，ram區(qū)自檢操作執(zhí)行一次，之后自動關閉。執(zhí)行ram區(qū)自檢過程中，自動停止所有總線通信，待自檢完成后再開啟。由于自檢過程中總線芯片的ram區(qū)數(shù)據(jù)被修改，自檢完成后計算機軟件需按照當前總線芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊的使用配置，重新執(zhí)行一遍總線芯片初始化。

地面分析遙測下傳的總線芯片ram區(qū)故障檢測結果，如果經分析認為總線芯片ram區(qū)損壞區(qū)域過大，尚能利用的區(qū)域不足以拼湊出一個新的棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)的組合，采取bc端設備切備機的措施，故障處理結束；如果經分析認為總線芯片中尚有足夠的備份資源，則采取相應的芯片故障修復手段。修復手段根據(jù)故障的嚴重程度分為兩種。

(2)非嚴重故障的重配置方法

第一種重配置手段適用于不是很嚴重的故障，即總線芯片當前模式下使用的棧區(qū)(或數(shù)據(jù)塊區(qū))發(fā)生故障，但是備份棧區(qū)(或數(shù)據(jù)塊區(qū))正常，重配置方法是上注總線芯片模式切換指令，使用與當前模式下不同的棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)組合。總線芯片模式切換指令如圖4所示。

總線芯片模式是指總線芯片中棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)的使用組合方式?？偩€芯片具有a、b兩個棧區(qū)和94個數(shù)據(jù)塊，其中94個數(shù)據(jù)塊可以分別劃分兩組，分別對應到a或b棧區(qū)，每個棧區(qū)對應不超過64個數(shù)據(jù)塊。94個數(shù)據(jù)塊劃分為兩組的方式是，第一組為數(shù)據(jù)塊0～63，第二組為數(shù)據(jù)塊93～64，再加上從第一組中選擇34個數(shù)據(jù)塊(塊號63～30，倒序排列)，以湊夠64塊。這種數(shù)據(jù)塊組合策略在一次通信最大消息數(shù)小于等于47條時，能夠實現(xiàn)a、b棧區(qū)對應數(shù)據(jù)塊資源的完全互換，同時也支持了最大通信消息數(shù)為64條的情況(最大通信消息數(shù)大于47條時，a、b區(qū)對應數(shù)據(jù)塊重疊將不可避免)。

將總線芯片模式劃分為a1、a2、b1、b2四種，a1模式使用a棧區(qū)和塊號0～63的數(shù)據(jù)塊，b1模式使用b棧區(qū)和塊號93～30的數(shù)據(jù)塊，a2模式使用a棧區(qū)和塊號93～30的數(shù)據(jù)塊，b2模式使用b棧區(qū)和塊號0～63的數(shù)據(jù)塊。這樣，在最大總線通信消息數(shù)量小于等于47條時，a1與b1模式可實現(xiàn)資源完全互換，a2與b2模式可實現(xiàn)資源完全互換。

總線芯片模式的切換策略是，上電后總線芯片由計算機軟件設置后工作在a1模式，該模式為默認模式。若總線芯片ram區(qū)在軌發(fā)生故障，上注總線芯片ram區(qū)自檢使能指令，判讀總線芯片ram區(qū)自檢結果。如果故障發(fā)生在a1模式的棧區(qū)但總線芯片其它區(qū)域無故障，則可切到b1模式或b2模式；如果故障發(fā)生在a1模式的數(shù)據(jù)塊區(qū)但總線芯片其它區(qū)域無故障，則可切到a2模式或b1模式；如果a1模式的棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)均發(fā)生故障但總線芯片其它區(qū)域無故障，則可切換到b1模式。根據(jù)該策略，a1、a2、b1、b2四種模式可按需切換，將總線芯片重配置為合適的棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)組合。四種模式切換指令可事先在地面制作并進行測試驗證，屆時直接上注到航天器。

(3)嚴重故障的重配置方法

第二種重配置手段適用于比較嚴重的故障，即兩個棧區(qū)都發(fā)生了故障或者兩個棧區(qū)對應的數(shù)據(jù)塊區(qū)都發(fā)生了故障，但經分析認為總線芯片中仍然具有足夠的備份資源，重配置方法是地面根據(jù)實際故障情況制作并上注總線芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)設置指令，利用芯片中尚能使用的資源拼湊出一個新的棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)組合，使總線芯片能夠繼續(xù)工作?？偩€芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)設置指令格式如圖5所示，可對總線芯片的棧區(qū)、固定地址區(qū)、數(shù)據(jù)塊區(qū)3類資源進行重新配置。

重新配置總線芯片棧區(qū)的方法是，如果a、b棧區(qū)中只有一個損壞則使用另一個正常棧區(qū)替換，如果a、b棧區(qū)均損壞，則使用未損壞的數(shù)據(jù)塊代替棧區(qū)，共需要7個連續(xù)的數(shù)據(jù)塊，同時重新設定新棧區(qū)對應的數(shù)據(jù)塊資源。在總線芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)設置指令中可指定使用總線芯片原始a、b棧區(qū)或者使用連續(xù)數(shù)據(jù)塊替換原始棧區(qū)，當使用數(shù)據(jù)塊替換棧原始區(qū)時，數(shù)據(jù)塊必須至少7個且地址連續(xù)。

總線芯片固定地址區(qū)包括堆棧指針和待發(fā)消息計數(shù)區(qū)，a、b區(qū)各有一套固定地址資源，可獨立使用。重新配置總線芯片固定地址資源的方法是，如果a區(qū)的堆棧指針和待發(fā)消息計數(shù)區(qū)故障，則使用b區(qū)的堆棧指針和待發(fā)消息計數(shù)區(qū)，反之亦然。

重新配置總線芯片數(shù)據(jù)塊區(qū)的方法是，通過總線芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)設置指令，人工指定使用哪些數(shù)據(jù)塊來保存總線通信過程中的消息數(shù)據(jù)，指定的數(shù)據(jù)塊包含64塊，每塊地址塊的塊號取值范圍為0～93，該64個塊號彼此之間不能重復，并且不能與用于替換棧區(qū)的塊號重復。

上注總線芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)設置指令后，bc端計算機軟件根據(jù)指令指定的總線芯片棧區(qū)資源、固定地址資源、數(shù)據(jù)塊區(qū)資源的設置方法對總線芯片重新初始化。

(4)重新配置后仍存在故障

如果上注總線芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)設置指令后，故障依然存在，說明總線芯片的寄存器出現(xiàn)故障，該故障不可通過重配置手段修復，此時應采取bc端設備切備機的措施。

1)本發(fā)明bc端總線芯片ram區(qū)故障區(qū)域的檢測方式，檢測是通過與總線芯片接口的計算機軟件執(zhí)行的，通過地面上注檢測使能指令觸發(fā)，通過遙測下行檢測結果送到地面分析處理。

2)本發(fā)明bc端總線芯片ram區(qū)的重配置策略，當發(fā)生總線芯片ram區(qū)故障現(xiàn)象后，根據(jù)總線芯片ram自檢結果采取不同的處理措施，或者進行簡單的切備份棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)，或者對總線芯片棧區(qū)和數(shù)據(jù)塊區(qū)全部重新進行人工設置。

3)本發(fā)明總線芯片自檢程序的設計，總線芯片自檢是在停止總線通信期間，通過對整個芯片的ram區(qū)寫入特定標識并回讀比較一致性來實現(xiàn)的，自檢功能由總線芯片自檢使能指令觸發(fā)，僅執(zhí)行一次，自檢后對總線芯片按照當前配置重新初始化。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的一種較佳實例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。