基于SRAM型FPGA的抗單粒子效應(yīng)容錯(cuò)技術(shù)的研究.pdf

1、SRAM型FPGA具有開(kāi)發(fā)成本低,高密度等特性,使得其逐步應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域,但由于SRAM型FPGA是易失性存儲(chǔ),很容易受到單粒子效應(yīng)的影響。國(guó)外對(duì)FPGA的單粒子效應(yīng)檢測(cè)和加固方面進(jìn)行了大量工作,生成了多種FPGA的測(cè)試報(bào)告。目前,國(guó)內(nèi)主要進(jìn)行FPGA的單粒子檢測(cè),對(duì)FPGA的容錯(cuò)加固的研究還很少。因此,本文通過(guò)研究FPGA的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,分析研究SRAM型FPGA的單粒子效應(yīng),特別是SEU對(duì)FPGA的影響。針對(duì)現(xiàn)有的SEU緩

2、解技術(shù)展開(kāi)了一系列的研究,主要工作與創(chuàng)新如下:
　　1.由于傳統(tǒng)TMR設(shè)計(jì)的容錯(cuò)系統(tǒng)受制于多數(shù)表決器(Voter),因此,深入研究了Xilinx提出的XTMR方法,XTMR方法可以使在三模冗余中的任何一條路徑發(fā)生SEU時(shí)都能輸出正確的結(jié)果。
　　2.從TMR和EDAC兩個(gè)方面對(duì)BRAM加固進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)了用漢明碼對(duì)任意數(shù)據(jù)位寬度的存儲(chǔ)器加固,為了糾正多比特?cái)?shù)據(jù)翻轉(zhuǎn),提出了用RM(2,5)碼加固BRAM存儲(chǔ)器。另一方面,考慮到

3、EDAC模塊本身不具有抗輻射的能力,提出了對(duì)EDAC模塊進(jìn)行三模冗余加固設(shè)計(jì)。
　　3.由于Virtex-4器件具有回讀和動(dòng)態(tài)重配置功能,本文深入研究其配置過(guò)程,配置原理以及容錯(cuò)設(shè)計(jì)中采用的擦洗、回讀技術(shù)等。
　　4.根據(jù)現(xiàn)有的容錯(cuò)方法設(shè)計(jì)一些容錯(cuò)功能電路。實(shí)現(xiàn)了移位寄存器和UART的三模冗余設(shè)計(jì)。分別用綜合約束和Hamming-3碼實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)機(jī)的抗SEU。結(jié)合EDAC和TMR方法設(shè)計(jì)了容錯(cuò)異步串行收發(fā)器IP核,并進(jìn)行故障注