CN113220639B - 一种面向空间应用的文件存储***控制装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种面向空间应用的文件存储***控制装置,该装置包括处理器和文件信息组件,其中,所述处理器用于接收HOST发出的指令和***状态,完成文件存储***的记录、回放、删除、维护等功能。所述文件信息组件用以存储文件索引信息。本发明以任务号等特征信息的方式实现了文件管理,且无需装载操作***,提高了感兴趣数据获取的准确性。本发明可以同时并行独立处理四组任务,可以实现擦除、记录、回放和维护不同任务组合,提高了应用操控性。本发明设计资源需求小,用小规模、高可靠的反熔丝FPGA实现,可满足高可靠、低功耗的航天应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及文件存储***控制领域,尤其涉及一种面向空间应用的 文件存储***控制装置,
背景技术
随着空间探测技术的发展,探测数据的输出带宽也急剧增加,航天 飞行器的数据记录设备存储容量越来越大,存储内容也越来越多,且受 到下传速率和地面站可视弧度的限制,高效的数据管理与存取成为航天 飞行器的数据记录设备重要的研究方向。
由于受到空间单粒子翻转和高可靠CPU性能的限制,相关操作*** 无法直接移植到空间设备中,因此造成通用的文件***无法直接应用。
目前,航天飞行器的数据记录设备一般采用顺序存取、分区随机存 取等较为简单的数据管理方式。该操控方式必须按顺序或区间进行数据 读取,会造成数据利用效率的降低。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足,本申请提出了一种面向空间应用的 文件存储***控制装置,所述装置包括处理器和文件信息组件,其中,
所述处理器包括协议处理模块、任务执行模块、中断处理模块和文件 管理模块,其中,
所述协议处理模块,用于接收HOST指令和***状态,根据协议进行 指令解析,将解析结果送往任务执行模块进行任务执行,同时收集协议处 理模块、任务执行模块、中断处理模块和文件管理模块的状态,并按协议 格式进行组帧并返回给HOST;
所述任务执行模块,任务执行模块接收到协议处理模块指令和HOST 的***状态完成相应任务的执行,并产生相应的中断信号,送中断处理模 块进行中断处理,中断响应后继续新任务执行,以实现存储器的记录、回 放、擦除和维护功能的流程控制;
所述中断处理模块,用于接收任务处理模块的记录、回放、擦除和维 护等中断信号,根据中断优先级顺序和文件处理模块的状态进行中断任务 处理;
所述文件管理模块根据中断响应信号以及***状态对文件信息组件进 行访问,完成文件信息构建、删除和更新;
所述文件信息组件用以存储文件索引信息。
在一个可能的实现方式中,所述处理器为小规模、高可靠的反熔丝 FPGA,用以实现***控制;所述文件信息组件单粒子免疫,用以存储文件 索引信息。
在一个可能的实现方式中,所述任务执行模块包含记录流程控制模块、 回放流程控制模块、擦除流程控制模块和维护流程控制模块,四个流程控 制模块为并行处理,采用中断的方式实现,从而完成存储器的边擦边写、 边擦边放;在针对不同目标对象时进行边擦边写边放、边写边放;针对同 一目标对象时进行快写慢放、慢写快放的任务处理。
在一个可能的实现方式中,所述文件***的数据存储、读取和剔除均 从存储器物理空间的0地址开始,按顺序检索存储器整个物理空间,将满 足检索特征信息的物理空间进行相应的存储、读取或删除操作。
在一个可能的实现方式中,所述文件存储***的文件名称采用任务号 进行标识,任务号可以为8位模式或16位模式,支持文件数量为256个或 65536个。
在一个可能的实现方式中,所述信息组件用来存储文件索引信息,文 件索引采用顺序管理,文件索引特征信息可以为存储单元状态、任务号、 载荷标记和记录时间中的任意一种或几种。
在一个可能的实现方式中,所述文件存储***与装置与存储介质无关, 文件索引信息具备断电保存功能,存储介质为SDRAM或FLASH。
由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列有益效果:
1、本发明以任务号等特征信息的方式实现了文件管理,且无需装载操作系 统,提高了感兴趣数据获取的准确性;
2、本发明可以同时并行独立处理四组任务,可以实现擦除、记录、回 放和维护不同任务组合,提高了应用操控性;
3、本发明设计资源需求小,用小规模、高可靠的反熔丝FPGA实现, 可满足高可靠、低功耗的航天应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅 是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性 劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明:
图1是本发明一种面向空间应用的文件存储***控制装置的逻辑框图;
图2为本发明提供的一种面向空间应用的文件存储***控制装置一示 例性实施例的文件索引特征信息。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领 域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出 的是,对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 可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下结合附图对本发明做进一步详细阐述。
附图1所示,本发明提供的一种面向空间应用的文件存储***控制装 置,包括处理器1和文件信息组件2。处理器1采用ACTE1公司反熔丝FPGA, 型号规格为A54SX72A-CQ208B,单粒子翻转免疫指标高;文件信息组件2 采用3Dplus公司的MRAM,容量为8Mbits,具备单粒子翻转免疫的特性。 本实施例中使用的存储介质为FLASH,具有掉电数据保持功能。
处理器1用于接收HOST发出的指令和***状态,完成文件存储*** 的记录、回放、删除、维护等功能。文件信息组件2用来存储文件索引信 息,文件索引采用顺序管理。
处理器1包括协议处理模块11、任务执行模块12、中断处理模块13 和文件管理模块14,其中,协议处理模块11接收HOST指令和***状态, 根据协议进行指令解析,将解析结果送往任务执行模块12进行任务执行; 同时收集协议处理模块11、任务执行模块12、中断处理模块13和文件管 理模块14的状态,并按协议进行组帧返回HOST。任务执行模块12实现存 储器的记录、回放、擦除和维护功能的流程控制。任务执行模块12接收到 协议处理模块11指令和HOST的***状态完成相应任务的执行,并产生相 应的中断信号,送中断处理模块13进行中断处理,中断响应后继续新任务 执行。中断处理模块13接收任务处理模块12的中断信号,根据优先级顺 序和文件处理模块14的状态进行中断任务处理。文件管理模块14根据中 断响应信号以及***状态对文件信息组件进行访问,完成文件信息构建、 删除和更新。
中断处理模块按任务优先级进行处理,任务优先级关系如表1所示,
表1任务优先级关系表
附图2为本发明提供的一种面向空间应用的文件存储***控制装置一 较佳实施例的文件索引特征信息,对本发明进一步详细说明。
本发明提出的一种面向空间应用的文件存储***控制装置一较佳实施 例的记录任务流程,包括以下几个步骤:
S1:协议处理模块11接收HOST指令,按SPI协议进行解析。解析到 合法的记录任务后,通知任务执行模块12。任务执行模块12启动记录任务 流程,首先进行任务初始化操作,将相关寄存器清零和记录任务中断标识 设置为允许。
S2:任务执行模块12向中断处理模块13产生读取文件特征信息索引 的中断请求信号。
S3:中断处理模块13根据中断优先级设置响应读取文件索引的中断请 求,通知文件管理模块14按照记录任务需求执行;文件管理模块14负责 文件索引特征信息存取位置的寻址,并产生文件信息组件2的读时序。
S4:文件管理模块14获取文件信息组件2中文件索引特征信息,同时 通知任务执行模块12清除读取文件索引中断请求信号。
S5:文件管理模块14判读获取文件索引特征值是否满足记录任务需求, 即当前存储单元状态是否健康且空白。
S6:协议处理模块11向HOST发出记录任务准备好中断请求信号,等 待HOST响应。
S7:任务执行模块12在等待过程中,协议处理模块11接收到HOST 发出的记录任务中止指令,则通知任务执行模块12记录任务中止。
S8:任务执行模块12在等待过程中,协议处理模块11接收到HOST 发出的记录任务中断响应,则向中断处理模块13产生记录文件索引中断请 求信号。
S9:中断处理模块13根据中断优先级响应读取文件索引中断请求,通 知文件管理模块14更新文件索引相关特征信息。文件管理模块14将文件 索引特征信息存取位置指向文件信息组件2,并产生文件信息组件2的写时 序。
S10:文件管理模块14获取文件信息组件2中文件索引特征信息更新 完毕后,通知任务执行模块12清除更新文件索引中断请求信号。
S11:文件管理模块14将存储单元地址指向下一个,准备下一次数据 记录及文件索引的建立。
S12:文件管理模块14检索所有的存储单元,空间检索完毕自动退出。
S13:协议处理模块11通知HOST,清除记录任务中断允许标识,记录 任务执行完毕。
综上,本发明通过使用小规模、高可靠的反熔丝FPGA+MRAM构建了 基于特征信息的类文件***,无需装载操作***,提高了感兴趣数据获取 的准确性和实时性。最大可以同时并行独立处理四组任务,可以实现擦除、 记录、回放和维护不同任务组合,提高了应用操控性。且装置具有较强的 抗单粒子能力,能够满足空间恶劣环境的应用。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述,以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出,对于本技术领域的普 通技术人员来说,在不脱离该发明构思的前提下,所做的任何显而易见的 修改、等同替换或其他改进,均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想 到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或 者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原 理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说 明书和实施例仅被视为示例性地,本申请的真正范围和精神由上述的权 利要求指出。
应当理解的是,本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的 精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范 围仅由所附的权利要求来限制。
应当理解的是,在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/ 或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/ 或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情 况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可 以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程 序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是 只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例,并不用以限制本申请,凡在本 申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包 含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种面向空间应用的文件存储***控制装置,其特征在于:所述装置包括处理器和文件信息组件,其中,
所述处理器包括协议处理模块、任务执行模块、中断处理模块和文件管理模块,其中,
所述协议处理模块,用于接收HOST指令和***状态,根据协议进行指令解析,将解析结果送往任务执行模块进行任务执行,同时收集协议处理模块、任务执行模块、中断处理模块和文件管理模块的状态,并按协议格式进行组帧并返回给HOST;
所述任务执行模块,任务执行模块接收到协议处理模块指令和HOST的***状态完成相应任务的执行,并产生相应的中断信号,送中断处理模块进行中断处理,中断响应后继续新任务执行,以实现存储器的记录、回放、擦除和维护功能的流程控制;
所述中断处理模块,用于接收任务处理模块的记录、回放、擦除和维护中断信号,根据中断优先级顺序和文件处理模块的状态进行中断任务处理;
所述文件管理模块根据中断响应信号以及***状态对文件信息组件进行访问,完成文件信息构建、删除和更新;
所述文件信息组件用以存储文件索引信息;
所述任务执行模块包含记录流程控制模块、回放流程控制模块、擦除流程控制模块和维护流程控制模块,四个流程控制模块为并行处理,采用中断的方式实现,从而完成存储器的边擦边写、边擦边放;在针对不同目标对象时进行边擦边写边放、边写边放;针对同一目标对象时进行快写慢放、慢写快放的任务处理。
2.根据权利要求1所述一种面向空间应用的文件存储***控制装置,其特征在于,所述处理器为小规模、高可靠的反熔丝FPGA,用以实现***控制;所述文件信息组件单粒子免疫,用以存储文件索引信息。
3.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的文件存储***控制装置,其特征在于,所述文件管理模块的数据存储、读取和剔除均从存储器物理空间的0地址开始,按顺序检索存储器整个物理空间,将满足检索特征信息的物理空间进行相应的存储、读取或删除操作。
4.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的文件存储***控制装置,其特征在于,所述文件存储***的文件名称采用任务号进行标识,任务号为8位模式或16位模式,支持文件数量为256个或65536个。
5.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的文件存储***控制装置,其特征在于,所述信息组件用来存储文件索引信息,文件索引采用顺序管理,文件索引特征信息为存储单元状态、任务号、载荷标记和记录时间中的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种面向空间应用的文件存储***控制装置,其特征在于,所述文件存储***与装置与存储介质无关,文件索引信息具备断电保存功能,存储介质为SDRAM或FLASH。
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