基于FPGA嵌入式的多光譜圖像壓縮系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì).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(huì)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(zhǎng)時(shí)間正常工作,本文提出了一種基于FPGA嵌入式的雙機(jī)熱備份設(shè)計(jì)方案,該方案通過(guò)子系統(tǒng)級(jí)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(jī)熱備份的思想,由兩個(gè)地位平等的子系統(tǒng)構(gòu)成。子系統(tǒng)之間的通信是通過(guò)網(wǎng)線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn),雙機(jī)切換的

2、條件并不只是心跳檢測(cè),除此之外還有其它表示主機(jī)工作狀態(tài)的信息,備份機(jī)通過(guò)對(duì)這些信息的判斷來(lái)決定是否切換主機(jī)。啟動(dòng)時(shí)先工作的子系統(tǒng)作為主機(jī),完成圖像壓縮、輸出心跳信號(hào)和其它狀態(tài)信號(hào),后啟動(dòng)的子系統(tǒng)是備份機(jī),主要用來(lái)檢測(cè)主機(jī)的工作狀態(tài),當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)切換主機(jī),就這樣兩套子系統(tǒng)在系統(tǒng)中輪流工作。本設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)是一個(gè)雙機(jī)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(kāi)發(fā)板和XUP開(kāi)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)C的函數(shù)庫(kù)。在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中主要進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)等。本文完成了所有的開(kāi)發(fā)工作：硬件方面,完成了處理器