0 弁言
为了对抗激光对付固定军事目标的威胁，激光对抗技能的研究已经成为一个主要课题。高性能激光告警吸收机采取面阵探测器，具有高速峰值检测和实时判断的功能，能够实现高速可靠地探测军用制导武器所发出的各种波长的窄脉冲激光的目的。系统高层处理算法处理的数据量较低层算法少，算法的掌握构造繁芜，适于用运算速率高、寻址办法灵巧、通信机制强大的DSP来实现。
数据送到DSP后，由于高能带电粒子造成单粒子翻转会导致程序无法精确运行，存储数据的差错也会对激光旗子暗记的判别造成影响。因此如何战胜空间粒子效应的影响成为高性能DSP能否在空间中运用的关键。
1 基于光栅衍射的激光探测事理
激光告警设备是能够对激光威胁旗子暗记进行识别、截获、丈量并做出实时告警的光电侦察设备，能够在地面空间等环境事情。它以发射的光的功率、波长、调制特性和光旗子暗记的脉冲宽度、脉冲频率、及编码等技能参数为依据来制订相应的光对抗方法[1]。
入射激光经由吸收窗口入射到光学子系统，然后在面阵焦平面探测器光敏单元成像，并通过FPGA采集旗子暗记，DSP快速处理，输出结果经处理后将信息显示在液晶显示器上，显示出入射激光波长和方向等信息。根据总体设计方案，探测实验系统中光学子系统紧张由激光吸收窗口、光栅、透镜组合，以及面阵焦平面探测器组成。衍射光栅激光波长和方向探测事理构造简图如图1所示。
2 空间粒子效应及处理方法
单粒子效应在激光告警技能运用中可能涌现的紧张问题包括：程序存储中数据改变，导致打算缺点，不能精确判断到来的激光旗子暗记的角度和波长信息；程序存储区发生位变革，使各个内部程序不能精确实行；寄存器等系统功能失落效等情形。单粒子效应紧张故障类型见表1。
经统计，在上述故障中涌现最多的是单粒子翻转，它不会造成硬件损毁，可以通过采纳有效的方法修复。在防止单粒子效应对电子芯片的影响时常用到的容错方法有定期重配置、周期擦除、三模冗余、EDAC等手段[2]。
三模冗余(Triple Modular Redundancy，TMR)方法以实现大略和效果可靠被广泛地运用于单粒子翻转的容错处理中。由于片外冗余办法易增加电路的繁芜性和功耗等，这里采取片内冗余：外置存储器分配三个地址空间对程序数据烧写操作，担保某一位地址空间的数据涌现缺点时仍有其他程序精确实行[3，4]。
3 系统可靠性设计
DSP在全体系统中紧张完成数据处理，确定激光的波长、方位角和俯仰角，DSP程序的精确运行对付全体系统至关主要。DSP抗单粒子紧张从硬件和软件方面来考虑，硬件方面采取“看门狗”电路进行DSP故障的实时检测，软件方面采取TMR的程序设计。
3.1 看门狗电路
针对可能涌现的程序跑飞乃至是去世机问题，系统在电路中设计了专门的硬件“看门狗”进行加固。MAX706是MAXIM公司推出一种专门用来监控微处理器事情状态的监控电路，具有“看门狗”功能。当检测到DSP发生故障去世机时产生复位脉冲。事理图如图2所示。
WDI端与DSP的IO口连接，主程序产生的脉冲旗子暗记通过GPIO3引脚传输给看门狗电路的输入端，当DSP程序涌现问题去世机，在间隔1.6 s后看门狗定时器溢出，WDI拉低产生复位操作。电路还供应了手动复位办法，通过S3接通电路，电平拉低后使能人工复位输入端MR,输出有效的复位旗子暗记。
3.2 数据的预处理
处理数据前对从FPGA传输过来的数据进行预先处理，在DSP程序中对帧头标志、图像亮点个数标志等影响程序运行流程的标志位进行TMR设计，然后判断图像中亮点的个数。激光经由闪耀光栅发生衍射，再经由透镜组入射到探测器上，会有正负一级和零级3个亮点。程序判断出有3个亮点后，才连续运行打算波长方位角和俯仰角。其流程图如图3所示。
3.3 DSP程序烧写与程序勾引中的抗SEU设计
用高性能、超低功耗、部门架构灵巧等特点的Flash存储器CMOS 3.0V勾引扇区闪存AM29LV160作为DSP的外部程序存储器，将主程序工程做三模冗余备份。首先将勾引程序在内的所有程序下载到DSP内存RAM（0x00000000）中，进而对Flash进行数据烧写，在写入Flash中存储时存入不同的地址空间做备份处理。部分程序代码如下：
void Flash(void)
{
unsigned short j;
int i=0;
i= ReadID;
EraseChip; //擦除Flash
for(i=0;i<0x40000;i+=2)
{
j=(unsigned short )i;
WriteFlash(0x90000000+i,j);
WriteFlash(0x90040000+i,j);
WriteFlash(0x90080000+i,j);
}
}
与RAM型器件中涌现的单粒子翻转征象而引起的故障不同，Flash的单粒子翻转类缺点长期存在。针对Flash器件可能涌现的单粒子翻转征象，采取三模冗余结合定时刷新技能。在进行完差错考验并得到精确的数据往后，每隔一段韶光自动实行Flash烧写并进行再次备份的办法，将原来有可能累积的缺点数据不断擦除，即能确保设备的运行速率也担保了纵然设备处于永劫光的辐射影响中，也不会使缺点积累。
3.4 差错考验及校正
备份在Flash中的程序不才载到DSP往后，为了担保能够精确运行，须要在运行之提高行差错考验和表决，验证是否有bit位发生变革。这里通过在上电自举的二次勾引程序中增加输出数据的差错讯断单元的方法来实现这一功能。如果在讯断中创造有地址中的数据涌现缺点则进行校正，确保运行的程序精确无误[5，6]。
勾引程序以逐位考验的办法进行检错，表决时采取三中取二原则，对三个主程序的每一个地址的各位依次进行表决，以确定要运行的主程序数据。其事理图如图4所示。
差错考验及表决过程如下：
cmpeq B3,B2,B0//比较寄存器B3和B2，
//相等时B0置一，否则置零
[!B0] cmpeq B3,B1,B0//若B0不即是一比较
//B3和B1，相等则将B0置一，否则置零
[!B0] cmpeq B2,B1,B0
[!B0] stw B1,B3//若B0的值不即是一，
//则将寄存器B3地址中的数据存入B1中
stw B3,B4++//将寄存器B4地址中的数据
//写入B3，寻址后B4自动加一
add 1,A1,A1
cmplt A1,B5,B0 //A1与B5比较，A1小于B5时
//B0置1，否则置零
[B0] b loop//B0为1程序跳至loop循环
b_c_int00//否则跳至主程序入口
在进行二次勾引的时候，从起始地址开始进行依次讯断并循环操作直到末了一位地址结束，随后进入主程序实行干系操作。
4 实验
受实验条件限定无法仿照高能粒子辐射环境，针对抗单粒子翻转只对DSP上电勾引程序差错屏蔽功能实验验证：在一个备份地址中写入缺点数据i，实行完操作后可以看到DSP内存空间中的数据更新为校正后的精确数据。实验步骤如下：
(1)首先在ccs3.3中对勾引程序和主程序进行编译，精确无误后通过JTAG接口下载烧写进DSP内部RAM中。运行Flash烧写程序将数据存至三个不同的地址空间作为备份，结果如图5所示。
(2)关闭ccs使开拓板分开仿真环境，对DSP进行重新上电启动上电自举程序，DSP将会在二次勾引时完成差错考验及校正，之后进行主程序的实行。利用DSP仿真通过JTAG接口查看DSP内部存储空间中的数据。能够验证已将缺点屏蔽掉。结果如图6所示。
5 结论
本文办理了激光告警设备进行实时高速激光旗子暗记采集与处理时高能粒子翻转造成DSP芯片无法正常事情的问题。提出了以对外扩展非易失落性存储器Flash芯片作为存储模块，并采取自启动技能进行程序的勾引，调用以及实行。通过旗子暗记预处理、三模冗余以及在勾引程序中增加讯断单元进行考验纠错的方法进行DSP抗辐射程序的加固。担保了设备能够在分开PC进入空间环境后稳定运行。
参考文献
[1] 张记龙，田二明，王志斌.基于正弦透射光栅的激光告警吸收机研究[J].红外与激光工程，2006，35(3)：326-330.
[2] 周顺燕，吴丹.一种基于Flash型FPGA的高可靠系统设计[J].微打算机信息，2009，25(8)：134-136.
[3] 邢克飞，杨俊，周永彬，等.星载高性能DSP加固设计方法研究.[J]电子器件，2007，30(1)：206-209.
[4] 王大庆，刘晓旭，王宇，等.基于软件的星载DSP减缓单粒子效应方法研究[J].空间电子技能，2013(1)：40-43.
[5] 郑欢欢，穆占杰.基于C6000系列DSP片外Flash自启动方法[J].信息化研究，2011，37(5)：34-37.
[6] 冯轶，卫育新.基于S320C6713及AM29LV800B的上电自举设计[J].电子设计工程，2009，17(2)：82-84.
