一種星上設備dsp程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方法
【專利摘要】本發明公開了一種星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方法，該方法借助設備硬件連接接口，分析存儲空間配置，在數據燒寫、數據校驗過程中弓I入系統時間，可以對燒寫狀態進行實時跟蹤，生成結果文本文件，通過查看文件可了解掌握在線燒寫狀態和各部分花費時間及完成狀態，從而完成星上設備DSP程序的地面在線燒寫工作。
【專利說明】-種星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方 法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于航天衛星平臺【技術領域】，具體為針對星上設備DSP控制器應用，用以 提高DSP控制器程序更改的便捷性、可視性，提升星上設備的安全性和可靠性的，一種星上 設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方法。
【背景技術】
[0002] 為保證航天器在軌運行的可靠性，星上設備控制程序軟件在設計完成后，都需要 燒入電路板存儲器中做各種模擬實驗進行驗證和測試。在實驗過程中發現問題需要進行修 改時，程序代碼都需要重新燒寫并進行新一輪的測試。這一過程往往需要反復多次方能消 除程序漏洞，保證設備在軌運行的穩定性。
[0003] 星上控制程序最常用的燒寫方法包括兩種，其一是通過專門的編程器實現，該方 法適用于雙列直插等可插拔的封裝形式，但是在后期修改時需頻繁地插拔，對存儲器的引 腳磨損非常大，縮短了使用壽命；其二是使用貼片式FLASH或者E 2PR0M存儲器保存程序代 碼，這種方法一方面可以縮小元器件占用的PCB尺寸空間，另一方面焊在電路板上的元器 件可以有效防止震動沖擊、溫度變化所帶來的管腳接觸不良。雖然這種燒寫方法需要在電 路板上連接仿真器的仿真頭，仿真頭每次燒寫也同樣面臨著多次插拔，不過可以在電路板 上預留接口引出到設備外圍，仿真頭與外圍接口的插拔并不會影響星上設備的電路板本 身，可以有效防止電路板變形、元器件損壞，以及管腳變形而造成虛焊等問題。與雙列直插 可插拔方式相比，該方法的另一優勢是無需拆解和再次組裝設備箱，不必重新補做相關實 驗，避免了對機械零件造成磨損，還優化了人力資源和調試設備的配置，節省了研發測試時 間。
[0004] 本發明正是基于貼片式FLASH或者E2PR0M存儲器進行程序代碼燒寫，在燒寫程序 中增加了燒寫狀態實時跟蹤功能和燒寫數據自動校驗功能。常規地面在線燒寫方法中數據 燒寫工作是否完成，一般是通過觀測硬信號來完成的，借助輔助監測設備進行判斷（如示 波器、萬用表、硬件電路板LED等），本發明使用時間戳實時返回燒寫狀態，無需外圍監測設 備即可讓操作人員掌握燒寫工作進度。而常規燒寫數據的比對是在所有數據燒寫完成后接 入其他軟件來進行校對的，本發明則在燒寫過程中實時進行自動比對校驗，一方面無需額 外比對軟件的介入，另一方面可以更早的發現燒寫工作是否正確，及時通知操作人員介入 糾錯，提1? 了測試效率。
【發明內容】
[0005] 本發明提供了一種星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方法，該方 法借助星上設備的硬件連接接口，分析程序存儲空間的配置，生成程序代碼文件，燒寫方法 包括文件的讀入和數據合并、數據燒寫、數據校驗及時間戳進度的顯示，從而完成程序的地 面在線燒寫。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：
[0007] -種星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方法，包括以下步驟：
[0008] (1)將電路板DSP仿真接口引到設備箱外，與仿真器連接，進行程序在線燒寫；
[0009] (2)邏輯電路采用FPGA實現，加電后程序運行；以文件讀入的形式進行燒寫，燒寫 程序存放于外部RAM中；當SIGNAL輸入信號為1時，FPGA映射RAM地址區間為00000H? 1FFFFH，E 2PR0M地址區間是80000H?9FFFH1，此時為DSP程序在線燒寫狀態；當SIGNAL輸 入信號為〇時，FPGA映射RAM地址區間為80000H?9FFFFH，E 2PR0M地址區間是00000H? 1FFFFH，此時為DSP正常工作狀態；
[0010] (3)在線燒寫程序將應用程序源代碼讀入到緩存中，讀入過程要注意字節的對齊 和數據的合并；
[0011] (4)往指定地址寫入指定數據，執行程序燒寫工作；
[0012] (5)每個數據塊燒寫完成后，從地址讀取數據與之前寫入數據進行對比，數據相等 時，進行下一地址的數據塊燒寫，否則提示出錯，要求操作人員介入，直至完成全部數據校 驗工作；
[0013] (6)在燒寫程序中引入系統時間，根據代碼長度，自定義工作進度條，將燒寫工作 和校驗工作按照執行代碼的長度分成若干塊，以寫入文件的形式輸出成結果文件，打開文 件可觀察到燒寫工作的進展程度以及對應的時間和完成結果。
[0014] 在上述技術方案中，所述步驟（5)具體為：
[0015] 從起始地址開始，依次按順序讀取該地址上的數據信息，與之前寫入該地址的數 據進行按位取與，如果結果為1，則說明對比結果正確；否則，說明該地址數據燒寫失敗，對 該地址數據進行二次燒寫并重新進行校驗，無論校驗成功與否，都將此地址的信息進行報 錯處理，供操作人員進行錯誤跟蹤和診斷，根據燒寫的數據長度，從起始地址逐個校驗至末 尾地址，完成數據校驗工作。
[0016] 在上述技術方案中，所述步驟（6)具體為：
[0017] 在燒寫程序中通過創建函數引入主機的系統時間，進行實時監控，記錄工作狀態， 將燒寫工作和校驗工作按照執行代碼的長度進行階段插樁，分成10份，每份為工作進度的 10%，以寫入文件的形式輸出成結果文件，操作人員在燒寫、校驗過程中，隨時可打開文件， 觀察燒寫工作的進展程度以及對應的時間和完成結果；如果結果顯示有錯誤警告，操作人 員可隨時停止在線燒寫工作，進行緊急處理，也可待全部工作完成后，進行錯誤分析。
[0018] 本發明具有以下的有益效果：
[0019] 本發明的星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方法：
[0020] (1)通過外引仿真連接器的插拔完成存儲器程序的更新、替換，增加了在線燒寫工 作的便利性；不拆解設備箱更改程序，提高了整機設備的安全性、可靠性，減少了不必要的 硬件磨損，降低了電路板變形、虛焊等風險。
[0021] (2)無需借助監測設備即可實時監測程序燒寫進度。
[0022] (3)在燒寫過程中自動進行數據比對，無需額外比對軟件的介入，還能更早發現燒 寫工作的錯誤以便及時糾正。
[0023] (4)燒寫進度和數據校驗結果的可視化，非軟件設計人員也能直觀、清晰的了解燒 寫狀態。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0025] 圖1所示為本發明DSP與E2PR0M的硬件連接示意圖。選用TI公司的SMJ320C30 作為相機控制器DSP芯片，選用3DPLUS公司的3DEE8M32CS8163作為程序存儲器。控制器 程序存放在E 2PR0M中，邏輯電路采用FPGA實現，加電后程序運行，具有極高的可靠性。
[0026] 圖2為連接器上MPSD仿真接口定義。仿真接口采用MPSD接口，與JTAG接口不同 的是引用管腳數量少，節省硬件分配資源。如果DSP型號不支持MPSD接口，JTAG接口同樣 適用。XF1為設備控制器的輸出口，用于觀測硬信號，輔助監測在線燒寫工作。
[0027] 圖3為應用程序map文件的部分數據。應用程序約占112. 55K字節空間，將編 譯.out文件通過hex30工具轉換成DSP執行代碼，以txt格式進行保存。
[0028] 圖4是燒寫程序map文件的部分數據。燒寫程序約占32K字節空間。該部分為在 線燒寫的核心程序，它調用應用程序的txt文件數據，進行燒寫工作。
[0029] 圖5是應用程序文件格式部分內容。文件數據以字節形式保存，而DSP數據總線 為4字節長度，所以需先對齊應用程序數據長度，同時設置每次讀入的數據長度和合并長 度。對于其他型號的DSP，同樣應注意保存的數據格式和該型號的數據總線長度，確保長度 一致。
[0030] 圖6是數據塊燒寫工作流程圖。讀入的字節數合并成有效的DSP數據后，在線燒 寫程序需將數據寫入到E 2PR0M指定地址上，有效數據寫入地址前，需寫入燒寫密鑰，其中延 時的作用，是根據E2PR0M的特性，給予充分的數據鎖存時間。
[0031] 圖7是數據塊校驗工作流程圖。數據塊固化完成后，檢驗數據塊是否成功固化，需 對每個地址數據逐一進行校驗，校驗成功后，表明程序燒寫工作順利完成。
[0032] 圖8是實時監控工作流程圖。數據的在線燒寫、數據校驗工作，操作人員都可以在 不介入任何外圍輔助設備的情況下，對工作的進展進行實時跟蹤。操作人員只需打開相應 的監控文件，就可以看到程序的已完成工作和目前正在處理的工作，每個狀態信息都配有 時間戳。
[0033] 圖9是進度條狀態顯示結果。DSP在線燒寫過程中，無法判斷燒寫狀態，如果有示 波器，則可以通過DSP輸出的XF1進行信號跟蹤，每完成一次燒寫過程，XF1進行一次高低 跳變，燒寫完成后，XF1輸出為0。如果沒有任何可借助的外圍設備，就無法判斷燒寫狀態， 給在線燒寫帶來困難。在這里，可以通過軟件設計引入時間戳來實現，以寫入文件的方式查 看燒寫狀態。根據本程序代碼長度，將燒寫過程分成10份，每份代表進度的10%，數據校驗 也引入時間戳，進行實時跟蹤。通過查看結果文件，可以看出在線燒寫程序工作狀態是否完 整、時間是否明確以及數據燒寫、校驗成功與否狀態。
[0034] 圖10是數據燒寫時間測試曲線。以某航天相機控制真實程序為例，代碼長度約為 112. 55K字節，進行10組測試，從分析結果可以看出測試中時間偏離在± 10s以內，在線燒 寫程序具有較高的穩定性。
【具體實施方式】
[0035] 本發明的發明思想為：本發明的星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和 校驗方法，在地面測試階段修改DSP程序時，無需拆解設備箱即可完成程序的更新、替換工 作，在沒有示波器等輔助監控設備的情況下，可以對燒寫狀態進行實時跟蹤，燒寫完成后， 對程序數據的有效性進行自動驗證，返回燒寫結果，供操作人員判斷，燒寫進度可視化，使 操作人員清晰明了的掌握燒寫狀態，有效的提高了星上設備的安全性和可靠性，為星上設 備程序的更改帶來了便捷性。
[0036] 下面結合附圖對本發明做以詳細說明。
[0037] 如圖1-10所示，本發明的星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方 法，包括以下步驟：
[0038] (1)星上設備若在不拆解設備箱的情況下完成程序的更改工作，需要將仿真設備 接口引到外面，才能與仿真器連接進行程序在線燒寫。結合星上設備的硬件結構，將DSP所 需的仿真接口連接到設備連接器上。
[0039] (2)邏輯電路采用FPGA實現，加電后程序運行。DSP在線對E2PR0M進行燒寫時， 需要將燒寫程序和程序代碼同時調入DSP仿真器，運行燒寫程序，將應用代碼寫入E 2PR0M。 由于程序代碼文件比較大，因此以文件讀入的形式進行燒寫，燒寫程序存放于外部RAM中。 當SIGNAL輸入信號為1時，FPGA映射RAM地址區間為00000H?1FFFFH，E 2PR0M地址區間 是80000H?9FFFFH，此時為DSP程序在線燒寫狀態。當SIGNAL輸入信號為0時，FPGA映 射RAM地址區間為80000H?9FFFFH，E 2PR0M地址區間是00000H?1FFFFH，此時為DSP正 常工作狀態。程序的在線燒寫，需要生成程序可執行代碼，通過分析程序存儲空間，編譯應 用程序和燒寫程序。
[0040] (3)在線燒寫程序將應用程序源代碼讀入到緩存中，讀入過程要注意字節的對齊 和數據的合并。
[0041] (4)往指定地址寫入指定數據，執行程序燒寫工作。
[0042] (5)燒寫完成后，進入數據校驗，從起始地址開始，依次按順序讀取該地址上的數 據信息，與之前寫入該地址的數據進行按位取與，如果結果為1，則說明對比結果正確，否 貝1J，說明該地址數據燒寫失敗，對該地址數據進行二次燒寫并重新進行校驗，無論校驗成功 與否，都將此地址的信息進行報錯處理，供操作人員進行錯誤跟蹤和診斷，根據燒寫的數據 長度，從起始地址逐個校驗至末尾地址，完成數據校驗工作。
[0043] (6)在燒寫程序中通過創建函數引入主機的系統時間，進行實時監控，記錄工作狀 態，將燒寫工作和校驗工作按照執行代碼的長度進行階段插樁，分成10份，每份為工作進 度的10%，以寫入文件的形式輸出成結果文件，操作人員在燒寫、校驗過程中，隨時都可以 打開文件，觀察燒寫工作的進展程度以及對應的時間和完成結果，如果結果顯示有錯誤警 告，操作人員可隨時停止在線燒寫工作，進行緊急處理，也可待全部工作完成后，進行錯誤 分析。
[0044] 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對 于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或 變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。
【權利要求】
1. 一種星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方法，其特征在于，包括以 下步驟： (1) 將電路板DSP仿真接口引到設備箱外，與仿真器連接，進行程序在線燒寫； (2) 邏輯電路采用FPGA實現，加電后程序運行；以文件讀入的形式進行燒寫，燒寫程序 存放于外部RAM中；當SIGNAL輸入信號為1時，FPGA映射RAM地址區間為00000H?1FFFH1， E2PROM地址區間是80000H?9FFFH1，此時為DSP程序在線燒寫狀態；當SIGNAL輸入信號為 0時，FPGA映射RAM地址區間為80000H?9FFFFH，E 2PROM地址區間是00000H?lFFFHl， 此時為DSP正常工作狀態； (3) 在線燒寫程序將應用程序源代碼讀入到緩存中，讀入過程要注意字節的對齊和數 據的合并； (4) 往指定地址寫入指定數據，執行程序燒寫工作； (5) 每個數據塊燒寫完成后，從地址讀取數據與之前寫入數據進行對比，數據相等時， 進行下一地址的數據塊燒寫，否則提示出錯，要求操作人員介入，直至完成全部數據校驗工 作； (6) 在燒寫程序中引入系統時間，根據代碼長度，自定義工作進度條，將燒寫工作和校 驗工作按照執行代碼的長度分成若干塊，以寫入文件的形式輸出成結果文件，打開文件可 觀察到燒寫工作的進展程度以及對應的時間和完成結果。
2. 根據權利要求1所述的星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方法，其 特征在于，所述步驟（5)具體為： 從起始地址開始，依次按順序讀取該地址上的數據信息，與之前寫入該地址的數據進 行按位取與，如果結果為1，則說明對比結果正確；否則，說明該地址數據燒寫失敗，對該地 址數據進行二次燒寫并重新進行校驗，無論校驗成功與否，都將此地址的信息進行報錯處 理，供操作人員進行錯誤跟蹤和診斷，根據燒寫的數據長度，從起始地址逐個校驗至末尾地 址，完成數據校驗工作。
3. 根據權利要求1所述的星上設備DSP程序地面在線燒寫的實時監控和校驗方法，其 特征在于，所述步驟（6)具體為： 在燒寫程序中通過創建函數引入主機的系統時間，進行實時監控，記錄工作狀態，將 燒寫工作和校驗工作按照執行代碼的長度進行階段插樁，分成10份，每份為工作進度的 10%，以寫入文件的形式輸出成結果文件，操作人員在燒寫、校驗過程中，隨時可打開文件， 觀察燒寫工作的進展程度以及對應的時間和完成結果；如果結果顯示有錯誤警告，操作人 員可隨時停止在線燒寫工作，進行緊急處理，也可待全部工作完成后，進行錯誤分析。
【文檔編號】G06F9/445GK104216746SQ201410440619
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月30日 優先權日:2014年8月30日
【發明者】趙慶磊, 韓誠山, 黃 良, 李祥之, 李婷 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所