一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法与流程

本发明涉及民用航空设备中存储设备单粒子翻转(single event upset,seu)检测方法，具体而言是一种存储设备单粒子翻转的检测方法。

背景技术：

1、民用飞机飞行环境往往较为恶劣，尤其是高空中，更易受到辐射的影响。在这种恶劣的的环境下，可能会发生存储设备单粒子翻转情况。

2、航电系统作为民用飞机的关键系统，对飞行安全有着极大的影响。航空设备在硬件设计和软件设计上往往会对单粒子翻转作出一些针对性的保护措施，以减小单粒子翻转的概率。

3、航电系统作为一个计算机系统，其运行中的代码和数据一般存储在sdram(synchronous dynamic random-access memory)中，若飞行过程中sdram中的数据发生了单粒子翻转的情况，可能造成不可估量的影响，如造成空速或高度数值的突变，干扰飞行员执行飞行任务。但在现有的单粒子翻转检测技术中，还没有针对存储设备的检测。

4、存储设备的单粒子翻转检测技术将会是单粒子翻转检测技术中重要的技术环节，用于评估设备在不同辐射条件下的单粒子翻转数量，或用于评估软、硬件设计方案对单粒子翻转的缓解程度。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于提供一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，设计了整套的检测流程，可用于统计航空设备中存储设备在不同辐射条件下的单粒子翻转数量。该方案综合考虑了检测过程中的可能出现的各种情况，可以正确的对存储设备的单粒子翻转数量进行统计。

2、本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

3、一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，为待检测机载设备上的计算机软件，具有调试模式和系统模式两种运行模式，检测流程包括如下步骤：

4、步骤(1)检测开始前，切换至调试模式，进入人机交互界面对nvram进行写操作，将配置信息写入配置信息地址处，清零错误信息和结果信息；其中：配置信息包括待检测的存储设备的起始地址和结束地址以及测试时间，错误信息包括配置有效标志位、硬件有效标志位和测试有效标志位，结果信息为单粒子翻转数量；

5、步骤(2)对存储设备开始辐射测试，切换至系统模式，在系统模式下，运行存储设备单粒子翻转检测算法，自动按照步骤(1)中的配置信息进行单粒子翻转检测，到达指定测试时间之后会自动停止检测，记录错误信息和结果信息；

6、步骤(3)检测结束之后，需要再次切换至调试模式，通过人机交互界面读取记录在nvram中的错误信息和结果信息；根据错误信息中的测试有效标志位判断测试是否有效，若测试有效，记录结果信息；若测试无效，根据错误信息定位错误原因，修复错误后从新开始检测。

7、较佳地，调试模式和系统模式两种运行模式通过配置硬件进行切换。

8、较佳地，配置的检测时间到机载设备断电之间需要留有一次完整地址遍历的时间。

9、较佳地，步骤(2)中的存储设备单粒子翻转检测算法分为如下几个过程：

10、步骤(21)初始化机载设备的硬件环境，初始化完成之后，继续下一步骤；

11、步骤(22)对检测流程所需的所有硬件进行测试，若硬件检测通过，则置硬件有效标志位为有效，然后继续下一步骤；若硬件检测未通过，结束检测，定位错误原因并修复错误后，重新开始检测检测流程；

12、步骤(23)置配置有效标志位为无效，读取配置信息进行配置检查，若配置检查通过，置配置有效标志位为有效，进行下一步骤；若配置检查未通过，结束检测，定位错误原因并修复错误后，重新开始检测检测流程；

13、步骤(24)对待检测存储设备进行清零，将单粒子翻转数量清零；然后根据配置的存储设备的起始地址和结束地址进行遍历，一直循环检测单粒子翻转的数量，直到检测时间结束，完成检测，写入结果信息，设置检测有效标志位为有效，停止检测。

14、较佳地，步骤(23)中，若硬件设备具有ecc功能，则关闭其ecc功能。

15、较佳地，步骤(24)中，使用查找表算法检测发生单粒子翻转的数量，查找表是提前计算好的不同的值和该值对应的发生单粒子翻转的数量所形成的一个数组，查找表算法是指直接以读取的值为索引，通过查找表，快速得到该值对应的单粒子翻转数量的一种算法，当配置信息中配置的待检测存储设备的地址空间全部遍历一遍之后，流程结束。

16、软件代码运行于flash中，运行所需的栈设置在cpu的片内l1 data cache中，待检测存储设备的mmu权限需要设置为cache-inhibited模式，防止cpu从cache中读取数据。

17、本发明的有益效果在于：

18、本发明提供了一种民用航空设备中存储设备单粒子翻转检测方法，该检测方法具有完整的检测流程和错误排查流程，考虑到了多种会对单粒子翻转检测结果产生影响的可能情况并予以消除，包括：

19、1.单粒子反转检测前进行设备bit检测，避免设备自身的状态影响检测结果；

20、2.禁用cache以避免cache对检测结果的影响；

21、3.避免数据存放于待检测设备中，如c栈，变量等，避免检测程序的运行受到影响；

22、4.设置固定的检测时间，防止结束检测的瞬间程序正在记录检测结果，而导致检测结果记录的不完整。

23、本发明保证了检测到的单粒子翻转数量的可靠性；该检测算法可以适用于不同的航空设备，可快速移植到不同的系统中，并且具有使用友好，结果准确、可靠的特点。

技术特征：

1.一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，为待检测机载设备上的计算机软件，具有调试模式和系统模式两种运行模式，其特征在于检测流程包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，其特征在于调试模式和系统模式两种运行模式通过配置硬件进行切换。

3.根据权利要求1所述的一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，其特征在于配置的检测时间到机载设备断电之间需要留有一次完整地址遍历的时间。

4.根据权利要求1所述的一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，其特征在于步骤(2)中的存储设备单粒子翻转检测算法分为如下几个过程：

5.根据权利要求4所述的一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，其特征在于步骤(23)中，若硬件设备具有ecc功能，则关闭其ecc功能。

6.根据权利要求4所述的一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，其特征在于步骤(24)中，使用查找表算法检测发生单粒子翻转的数量，查找表是提前计算好的不同的值和该值对应的发生单粒子翻转的数量所形成的一个数组，查找表算法是指直接以读取的值为索引，通过查找表，快速得到该值对应的单粒子翻转数量的一种算法，当配置信息中配置的待检测存储设备的地址空间全部遍历一遍之后，流程结束。

7.根据权利要求1所述的一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，其特征在于软件代码运行于flash中，运行所需的栈设置在cpu的片内l1 data cache中，待检测存储设备的mmu权限需要设置为cache-inhibited模式，防止cpu从cache中读取数据。

技术总结本发明公开了一种机载设备中存储设备单粒子翻转检测方法，在检测开始前，切换至调试模式，进入人机交互界面对NVRAM进行写操作，将配置信息写入配置信息地址处，清零错误信息和结果信息；存储设备开始辐射测试，切换至系统模式，运行存储设备单粒子翻转检测算法，按照配置信息进行单粒子翻转检测，检测结束记录错误信息和结果信息；检测结束之后，需要再次切换至调试模式，通过人机交互界面读取记录在NVRAM中的错误信息和结果信息。本发明保证了检测到的单粒子翻转数量的可靠性；该检测方法可以适用于不同的航空设备，可快速移植到不同的系统中，并且具有使用友好，结果准确、可靠的特点。技术研发人员：蒋克旋,张帅帅,孙远受保护的技术使用者：中国航空无线电电子研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/16