空间级FPGA可以重新编程轨道
文章：Rajan Bedi
重新编程SRAM和基于闪存的空间级FPGA在轨道上提供了更改功能的灵活性，以响应不断变化的需求，提高系统性能。
SRAM和基于闪存的空间级FPGA可以重新编程轨道，提供最大的灵活性，以改变功能，以响应不断变化的需求而提高系统性能。对于技术示范器卫星，可以使用单个有效载荷实现多个实验，最小化板载处理硬件。可以提前推出深度空间任务，以利用较短的行星轨道，了解FPGA固件可以在需要时连接和部署。
通常，Xilinx的空间级和辐射耐受FPGA在主SPI和BPI模式下配置。对于轨道重新配置性，诸如嵌入式微处理器的外部设备可以使用从串行或从属选择图模式中操作的FPGA来控制SelectMap接口。MPU或FPGA可以在外部闪存中预先存储的多个配置比特流之间选择，或者这些可以使用行业标准接口（例如Spacewire）（例如Spacewire）转移到航空电子设备车载存储器上的多个配置比特流。能够。
以Xilinx的XQRKU060 FPGA为例，在Slave SelectMap模式下，之后init_b.变高，并行数据可以加载到FPGA的配置存储器（通过银行65中的多个功能引脚）上的每个上升沿CCLK.，用MPU（或非挥发性FPGA）产生后者。
图1这是XQRKU060 FPGA的从SelectMap配置模式的示例。来源：Xilinx.
在从属串行模式下，之后init_b.变高，将一点数据加载到FPGA的配置内存中（通过d01_din.在银行0中的PIN在CCLK的每个上升沿，MPU产生后者。配置完成后，外部闪存的SPI接口通常保持未使用，但是Xilinx的startupe3.原始允许对此端口的读写访问权限启用要上载的新比特流。还可以编写多个图像或应用程序数据，提供备用容量。
图2此框图显示了从属串行配置模式。来源：Xilinx.
Xilinx的XQRKU060 FPGA还提供了一个多点手枪功能，以允许您在外部闪存中存储多个比特流，然后在这些轨道之间进行选择。支持主SPI和BPI模式，通过使用内部启动多侦察程序（IPROG）命令重新配置FPGA。这类似于脉冲program_b.但是，iprog.没有重置专用配置逻辑，也不会删除WBSTAR.那计时器那BSPI.， 和靴子用于启动多触发的寄存器。这iprog.可以通过ICAP发出命令，该ICAP由用户逻辑控制，或者可以嵌入在比特流中，允许系统在轨道内重新编程。这iprog.命令指示FPGA从指定的地址加载新图像WBSTAR.注册，如果存在IDcode，CRC或超时错误等问题，则存在退回工具以恢复原始的金色比特流如图所示图3.。
图3.此流程图显示了如何使用多重侵犯功能选择多个比特流。来源：Xilinx.
部分重新配置也可用于动态重新编程特定区域在轨道内：可以更新结构中的活动分区，而无需在使用导入逻辑的FPGA内运行的其他位置的应用程序的完整性。可以根据需要根据需要交换重新配置模块，如下所示：
图4.特定用户逻辑块的部分重新配置可以动态重新编程轨道内的特定区域。来源：Xilinx.
主配置(如上面的蓝色部分所示)使用一个静态的顶级位置和路由实现，并且导入的分区必须遵守这一点。这允许FPGA在不同的任务之间进行时间复用，部分位文件可以小到一帧或大到完整的位流。与其他在轨重新编程方法不同，部分重新配置不会完全中断整个FPGA的运行。
对于xqrku060，使能坚持BitStream选项在配置返回访问后维护对SelectMap端口的配置逻辑访问。持久性选项可用于使用诸如微控制器的外部设备重新配置FPGA，而不会脉冲program_b.引脚或使用JTAG接口。
对于Microchip proasic3，RTG4和Rtpolarfire.基于闪存的FPGA，外部微处理器可以控制其JTAG接口以重新配置轨道内的设备。Microchip的DirectC软件管理MPU和目标FPGA之间的握手，以及配置数据的传输。Directc可以自由下载了在主机MPU上需要256个字节的存储空间。
图5.DirectC软件管理In-Orbit重新配置性。来源：微芯片
Ordinarily, NanoXplore’s space-grade FPGAs are configured using Master SPI mode, however, a number of parallel slave modes as well as a JTAG interface also exist to allow an external device such as a microprocessor to control the I/O and generate a configuration clock. Furthermore, a dedicated SpaceWire port exists within the program bank to directly update in-orbit the FPGA’s bitstream using this avionics standard as illustrated in图6.。外部闪存未更新！
图6.专用SpaceWire端口可以直接更新FPGA的比特流中的轨道。资料来源：纳西难尔
继续讨论擦洗和轨道重新配置空间级FPGA，我会谈谈Mews会议在10月28日和29日在日本举办Jaxa。这将是在线演示，您现在可以注册。我还将在NASA的这个主题上展示在线海报见/ Mapld研讨会举行10月6日至8日。
您应该在下次任务上使用哪种空间等级或COTS FPGA？为了帮助您的设备选择，SpaceChips有一个专用的实验室来测试和比较您的In-Otbit可重新配置的处理要求，并允许您进行知情的技术选择。
图7.SpaceChips的FPGA实验室提供设备测试和比较。
spacechips提供擦洗和轨道的重新配置解决方案，并在其上教导这些解决方案FPGA培训课程。直到下个月，第一个告诉我Xilinx v4和v5qv fpgas的轨道重新编程选项将赢得一个火箭科学家的课程世界旅游T恤。祝贺美国波特兰的彼得，第一个回答我的谜语以前的帖子。
本文最初发布edn.。
Rajan Bedi博士是CEO和创始人spacechips.，提供超高吞吐量的地板加工和应答器产品，空间电子，培训，技术营销和商业智能服务的设计咨询。也可以联系Rajan推特。
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