System Boot

NOR Flash Memory Partition Layout

SC-OBC Module A1は、FPGAの Bitstreamデータと Flight Softwareを NOR Flash Memoryに格納しています。

ひとつの NOR Flash Memoryには、Goldenと Updateの 2つのデータセットを想定しています。

Goldenは、実績のあるデータを書き込みます。この領域は宇宙機の打ち上げ前に書き込み、以後書き換えを行わない事を想定しています。 Updateは、軌道上での書き換えを想定しています。もしも、Updateデータに問題がある場合は、Goldenに書き込まれたデータによって、Updateデータを復旧します。

このようにひとつの NOR Flash Memoryに、2つのデータを書き込む事で、データの信頼性を確保しています。また、Configuraionデータを格納するための Flash Memroyは 2個搭載されており、NOR Flash Memory 2を NOR Flash Memory 1のミラーとする事により、信頼性の高いシステムを構築します。

以下に NOR Flash Memoryのデータパーティションを示します。

Figure 1. NOR Flash Memory Partition Layout

Address	Data Partition
0x000_0000 - 0x07F_FFFF	FPGA Bitstream Data (Golden data)
0x080_0000 - 0x0BF_FFFF	Flight Software (Golden data)
0x100_0000 - 0x19F_FFFF	FPGA Bitstream Data (Update data)
0x1A0_0000 - 0x1DF_FFFF	Flight Software (Update data)

Address

Data Partition

0x000_0000 - 0x07F_FFFF

FPGA Bitstream Data (Golden data)

0x080_0000 - 0x0BF_FFFF

Flight Software (Golden data)

0x100_0000 - 0x19F_FFFF

FPGA Bitstream Data (Update data)

0x1A0_0000 - 0x1DF_FFFF

Flight Software (Update data)

FPGA Boot Flow

FPGAの Bootには AMD 7シリーズ FPGAでサポートされている Fallback MultiBootを活用しています。

MultiBootフローを以下に示します。

Figure 2. FPGA MultiBoot Flow

TRCHによって FPGAに電源が投入されると、FPGAは NOR Flash Memoryのアドレス0から Goldenイメージを読み込みます。 Goldenデータの読み込み中に MultiBootの処理を見つけると、Updateイメージが格納されているアドレスにジャンプし、Updateイメージの読み込みを行います。

読み込まれた Updateイメージが正常なデータであった場合、FPGAは Configurationを完了し Updateイメージで動作します。読み込まれた Updateイメージに CRCエラーなどの問題があった場合、FPGAは Fallbackプロセスにより Goldenイメージの読み込みを行い、FPGAは Goldenイメージで動作します。