System Boot

NOR Flash for Configuration Memory

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 for Configuration Data Partition

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 Multi Bootを活用しています。

Multi Bootフローを以下に示します。

Figure 2. NOR Flash for Configuration Data Partition

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 Multi Boot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。