单粒子自检测电路和方法

文档序号:831795 发布日期:2021-03-30 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 单粒子自检测电路和方法 (Single-particle self-detection circuit and method ) 是由 蔡洁明 顾林 邹家轩 张国贤 于 2020-12-28 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种单粒子自检测电路和方法,涉及单粒子自检测技术领域,所述电路包括:自检测使能管脚、自检测控制逻辑和自检测状态寄存器;所述自检测使能管脚用于使能所述自检测控制逻辑进行自检测;所述自检测控制逻辑在执行自检测之后将检测结果存储在所述自检测状态寄存器中。解决了现有技术中的自检测方式会消耗大量CPU时间降低系统性能的问题,达到了可以通过增加自检测使能管脚、自检测控制逻辑和自检测状态寄存器即可简单实现自检测,进而减少所需消耗的CPU资源提高系统性能的效果。(The application discloses single particle self-detection circuit and method relates to single particle self-detection technical field, the circuit includes: the self-detection control system comprises a self-detection enabling pin, a self-detection control logic and a self-detection state register; the self-detection enabling pin is used for enabling the self-detection control logic to perform self-detection; the self-test control logic stores a test result in the self-test status register after performing a self-test. The problem that the self-detection mode in the prior art can consume a large amount of CPU time to reduce the system performance is solved, the self-detection can be simply realized by adding a self-detection enabling pin, a self-detection control logic and a self-detection state register, and the effects that the CPU resource required to be consumed is reduced and the system performance is improved are achieved.)

单粒子自检测电路和方法

技术领域

本发明涉及一种单粒子自检测电路和方法,属于单粒子自检测技术领域。

背景技术

随着计算机技术、数据通讯技术高速发展,航空航天电子系统需要进一步实现信号与数据处理以及传感器的综合,对总线网络的速率、带宽要求也越来越高。传统MIL-STD-1553B已经远不能满足现代航空航天电子系统发展的要求。光纤通道可实现包括数据、视频、音频信号的大容量、高速率信息传输,为网络存储设备和数据传送设备提供了实用、廉价和可扩展的数据交换标准。光纤通道在传输速率、传输带宽、可靠性等方面的突出优势,符合航空航天电子系统发展的需要,于是FC-AE-1553应运而生。它既具有MIL-STD-1553B传统总线的基本特性,又具有光纤通道的良好高速网络性能。另外FC-AE-1553也兼顾对传统MIL-STD-1553B网络的桥接。因此,FC-AE-1553是对传统MIL-STD-1553B很好的保留和继承。

随着FC-AE-1553在军用装备中规模化地应用,抗辐射加固的FC-AE-1553协议芯片逐步应用到卫星、空间站等辐射环境中。当数字集成电路暴露于空间辐射环境中时,高能粒子会入射到半导体器件中,和其中的材料发生一系列反应,如电离、激发、碰撞等,继而导致一系列连锁反应,影响半导体器件的工作,甚至损坏半导体。其中最常见的单粒子效应(SEE)主要指由单个高能带电粒子入射到电子器件的敏感区引起的器件故障。SEE会引起存储的数据翻转,系统功能异常,甚至系统损坏。

空间电子系统是一个包含众多子单元的复杂系统,通常包括主处理器单元、机电控制单元、电源管理单元、接口处理单元等。当原正常工作的系统突然出现异常时,一般不会采取整个系统重新初始化的手段,而是首先要判断是否为系统中某个器件发生SEE事件导致,以便采取影响最小化的系统恢复措施。为了能够及时有效地判断空间装备中FC-AE-1553协议芯片是否发生了SEE事件,需要在系统中增加相应的检测措施。传统的检测方案是在系统发生故障后由主处理器进行相应的寄存器、存储器和功能检测,但由于FC-AE-1553协议芯片功能复杂,这种检测方式会消耗大量的CPU时间,进而影响系统其他正常功能的实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单粒子自检测电路和方法,用于解决现有技术中存在的问题。

为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:

根据第一方面,本发明实施例提供了一种单粒子自检测电路,所述电路包括:自检测使能管脚、自检测控制逻辑和自检测状态寄存器;

所述自检测使能管脚用于使能所述自检测控制逻辑进行自检测;

所述自检测控制逻辑在执行自检测之后将检测结果存储在所述自检测状态寄存器中。

可选的,所述自检测使能管脚包括:第一使能管脚和第二使能管脚中的至少一个,第一使能管脚用于使能寄存器单粒子检测,第二使能管脚用于使能NC和NT功能检测。

可选的,在所述自检测使能管脚包括第一使能管脚时,所述电路还包括自检测数据寄存器,所述自检测数据寄存器中存储有各个寄存器的初始值;

所述自检测控制逻辑根据各个寄存器的当前值以及所述自检测数据寄存器中存储的初始值进行自检测。

可选的,在所述第一使能管脚为低电平时触发启动寄存器单粒子检测,在所述第一使能管脚为高电平时触发停止检测。

可选的,在所述自检测使能管脚包括第二使能管脚时,在所述第二使能管脚为低电平时触发启动NC和NT的检测,在所述第二使能管脚为高电平时触发停止检测。

第二方面,提供了一种单粒子自检测方法,所述方法用于第一方面所述的单粒子自检测电路中,所述方法包括:

接收所述自检测使能管脚输入的使能信号;

在接收到所述使能信号之后,根据所述自检测控制逻辑进行自检测;

存储检测结果至所述自检测状态寄存器。

可选的,所述自检测使能管脚包括:第一使能管脚和第二使能管脚中的至少一个,第一使能管脚用于使能寄存器单粒子检测,第二使能管脚用于使能NC和NT功能检测。

可选的,在所述自检测使能管脚包括所述第一使能管脚时,所述在接收到所述使能信号之后,根据所述自检测控制逻辑进行自检测,包括:

在接收到所述第一使能管脚的使能信号之后,获取自检测数据寄存器中存储的各个寄存器的初始值,所述自检测数据寄存器中存储有各个寄存器的初始值;

根据各个寄存器的当前值以及获取到的初始值进行翻转检测。

可选的,所述使能信号为低电平,在所述第一使能管脚的信号为高电平时停止检测。

可选的,在所述自检测使能管脚包括所述第二使能管脚时,所述在接收到所述使能信号之后,根据所述自检测控制逻辑进行自检测,包括:

在接收到所述使能信号之后,检测数据发送和接收过程中的通信状态,所述通信状态包括命令帧、数据帧和状态帧的编码格式、校验位、数据个数、帧间隔时间以及响应时间中的至少一种。

通过提供一种单粒子自检测电路,所述电路包括:自检测使能管脚、自检测控制逻辑和自检测状态寄存器;所述自检测使能管脚用于使能所述自检测控制逻辑进行自检测;所述自检测控制逻辑在执行自检测之后将检测结果存储在所述自检测状态寄存器中。解决了现有技术中的自检测方式会消耗大量CPU时间降低系统性能的问题,达到了可以通过增加自检测使能管脚、自检测控制逻辑和自检测状态寄存器即可简单实现自检测,进而减少所需消耗的CPU资源提高系统性能的效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的单粒子自检测电路的电路示意图;

图2为本发明一个实施例提供的单粒子自检测电路的电路示意图;

图3为本发明一个实施例提供的单粒子自检测电路检测自翻转的流程示意图;

图4为本发明一个实施例提供的单粒子自检测电路检测NC/NT功能的流程示意图;

图5为本发明一个实施例提供的单粒子自检测方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参考图1,其示出了本申请一个实施例提供的单粒子自检测电路的结构示意图,如图1所示,所述电路包括:自检测使能管脚11、自检测控制逻辑12和自检测状态寄存器13;

所述自检测使能管脚用于使能所述自检测控制逻辑进行自检测;

所述自检测控制逻辑在执行自检测之后将检测结果存储在所述自检测状态寄存器中。

上述仅以自检测电路可以应用于各种可能的芯片中,本申请以应用于FC-AE-1553芯片来举例说明,并且上述仅以自检测电路中包括以上器件来举例说明,实际实现时,还可以包括其他通用的器件,比如,请参考图2,自检测电路还可以包括CPU主处理器、主机接口逻辑、FC协议状态机(包括NC状态机、NT状态机、NM状态机等等)、FC寄存器组(包括控制寄存器、中断寄存器、测试寄存器等等,通常情况下,FC寄存器组中可以包括32组寄存器)以及FC-AE-1553协议映射,当然,实际实现时,还可能包括其他更多或者更少的组件,本实施例对此并不做限定,本申请主要保护图2中虚线所示的部分。

所述自检测使能管脚包括:第一使能管脚和第二使能管脚中的至少一个,第一使能管脚用于使能寄存器单粒子检测(SEE检测),第二使能管脚用于使能NC和NT功能检测。以自检测使能管脚包括第一使能管脚和第二使能管脚为例,请参考图2,第一使能管脚可以为start_reg_test,第二使能管脚可以为start_func_test。

可选的,在所述自检测使能管脚包括第一使能管脚时,所述电路还包括自检测数据寄存器,所述自检测数据寄存器中存储有各个寄存器的初始值;

所述自检测控制逻辑根据各个寄存器的当前值以及所述自检测数据寄存器中存储的初始值进行自检测。

在所述第一使能管脚为低电平时触发启动寄存器单粒子检测,在所述第一使能管脚为高电平时触发停止检测。

比如,结合图2,芯片引脚start_reg_test用于控制寄存器的SEE检测,低电平为启动检测,高电平为停止检测。当start_reg_test置“0”时,电路启动寄存器翻转自检测。寄存器翻转自检测主要完成FC-AE-1553协议芯片内部寄存器与初始化状态值的比较,当出现一位或多位与初始值不同时,说明发生了寄存器翻转,自检测不通过,当前寄存器地址会在0x41H寄存器翻转检测结果寄存器中标记。寄存器翻转自检测功能框图如图3所示。其中,寄存器的初始值在电路上电时初始化配置到自检测数据寄存器中,比如,假设有32组寄存器,则在上电时配置在0x20H~0x3FH的32位自检测数据寄存器中。请参考表1,其示出了一种可能的配置。

表1寄存器翻转检测结果也即自检测状态寄存器(41H)的定义如表2。

表2

在所述自检测使能管脚包括第二使能管脚时,在所述第二使能管脚为低电平时触发启动NC和NT的检测,在所述第二使能管脚为高电平时触发停止检测。

比如,结合图2,引脚start_func_test用于控制NC和NT模式下通信检测,低电平为启动检测,高电平为停止检测。

具体的,当start_func_test置“0”时,电路启动NC/NT通信自检测。NC/NT通信自检测主要完成FC-AE-1553协议芯片数据发送和接收时的通信状态检测,通信状态包括命令帧、数据帧和状态帧的编码格式、校验位、数据个数、帧间隔时间、响应时间中的至少一种。实际实现时,请参考图4,可以通过自检测控制逻辑以及芯片自身的NM功能来完成通信过程中消息传输状态、命令帧及数据帧的检测。当出现其中一个或多个不符合FC-AE-1553协议规定的情况,说明发生了功能异常,自检测不通过。当前异常类型会在0x42H地址的NC/NT功能检测结果寄存器中标记。NC/NT功能检测结果也即自检测结果寄存器定义如表3所示。

描述 描述
31(MSB) 发送命令字错误 15 保留
30 发送数据字错误 14 ·
29 接收命令字错误 13 ·
28 接收数据字错误 12 ·
27 无响应 11 ·
26 超时响应 10 ·
25 保留 9 ·
24 · 8 保留
23 · 7 错误标志
22 · 6 状态字置位
21 · 5 格式错误
20 · 4 通道重试
19 · 3 字计数错误
18 · 2 非法帧头
17 · 1 源地址错误
16 保留 0(LSB) 目的地址错误

表3

在自检测使能管脚同时包括start_reg_test和start_func_test时,为了方便用户实时了解当前运行的自检测情况,每种自检测结果可以被统一记录在地址为4C的自检测状态寄存器中。用户可以随时通过读取该状态寄存器的值来得到当前自检测的状态及结果。自检测状态寄存器中每一位的定义及说明详见

表4。

表4

综上所述,通过提供一种单粒子自检测电路,所述电路包括:自检测使能管脚、自检测控制逻辑和自检测状态寄存器;所述自检测使能管脚用于使能所述自检测控制逻辑进行自检测;所述自检测控制逻辑在执行自检测之后将检测结果存储在所述自检测状态寄存器中。解决了现有技术中的自检测方式会消耗大量CPU时间降低系统性能的问题,达到了可以在原有电路基础中通过增加自检测使能管脚、自检测控制逻辑和自检测状态寄存器即可简单实现自检测,进而减少所需消耗的CPU资源提高系统性能的效果。由于无需改变原有的电路结构,保证了逻辑与现有电路的兼容,节省了逻辑设计开发的成本。同时,通过增加的使能管脚即可随时启动自检测,无需主CPU过多介入,达到了在不影响系统中其他单元的前提下,全面有效完成单粒子自检测,保障故障快速定位。此外,电路可以根据其他电路接口做简单调整即可使用,具有很好的可复用性。

请参考图5,其示出了本申请提供的单粒子自检测方法的方法流程图,上述方法可以应用于上述所述的单粒子自检测电路中,如图5所示,所述方法包括:

步骤501,接收所述自检测使能管脚输入的使能信号;

步骤502,在接收到所述使能信号之后,根据所述自检测控制逻辑进行自检测;

步骤503,存储检测结果至所述自检测状态寄存器。

可选的,所述自检测使能管脚包括:第一使能管脚和第二使能管脚中的至少一个,第一使能管脚用于使能寄存器单粒子检测,第二使能管脚用于使能NC和NT功能检测。

可选的,在所述自检测使能管脚包括所述第一使能管脚时,所述在接收到所述使能信号之后,根据所述自检测控制逻辑进行自检测,包括:

在接收到所述第一使能管脚的使能信号之后,获取自检测数据寄存器中存储的各个寄存器的初始值,所述自检测数据寄存器中存储有各个寄存器的初始值;

根据各个寄存器的当前值以及获取到的初始值进行翻转检测。

可选的,所述使能信号为低电平,在所述第一使能管脚的信号为高电平时停止检测。

可选的,在所述自检测使能管脚包括所述第二使能管脚时,所述在接收到所述使能信号之后,根据所述自检测控制逻辑进行自检测,包括:

在接收到所述使能信号之后,检测数据发送和接收过程中的通信状态,所述通信状态包括命令帧、数据帧和状态帧的编码格式、校验位、数据个数、帧间隔时间以及响应时间中的至少一种。

上述单粒子自检测方法与上述实施例中所述的检测方式类似,详细技术细节请参考上述实施例,在此不再赘述。

综上所述,通过接收所述自检测使能管脚输入的使能信号;在接收到所述使能信号之后,根据所述自检测控制逻辑进行自检测;存储检测结果至所述自检测状态寄存器。解决了现有技术中的自检测方式会消耗大量CPU时间降低系统性能的问题,达到了可以通过增加自检测使能管脚、自检测控制逻辑和自检测状态寄存器即可简单实现自检测,进而减少所需消耗的CPU资源提高系统性能的效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于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,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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