基于SRAM型FPGA的抗單粒子效應容錯技術的研究.pdf

1、SRAM型FPGA具有開發(fā)成本低,高密度等特性,使得其逐步應用到航空航天領域,但由于SRAM型FPGA是易失性存儲,很容易受到單粒子效應的影響。國外對FPGA的單粒子效應檢測和加固方面進行了大量工作,生成了多種FPGA的測試報告。目前,國內主要進行FPGA的單粒子檢測,對FPGA的容錯加固的研究還很少。因此,本文通過研究FPGA的基本結構和工作原理,分析研究SRAM型FPGA的單粒子效應,特別是SEU對FPGA的影響。針對現有的SEU緩

2、解技術展開了一系列的研究,主要工作與創(chuàng)新如下:
　　1.由于傳統(tǒng)TMR設計的容錯系統(tǒng)受制于多數表決器(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時都能輸出正確的結果。
　　2.從TMR和EDAC兩個方面對BRAM加固進行研究,實現了用漢明碼對任意數據位寬度的存儲器加固,為了糾正多比特數據翻轉,提出了用RM(2,5)碼加固BRAM存儲器。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EDAC模塊進行三模冗余加固設計。
　　3.由于Virtex-4器件具有回讀和動態(tài)重配置功能,本文深入研究其配置過程,配置原理以及容錯設計中采用的擦洗、回讀技術等。
　　4.根據現有的容錯方法設計一些容錯功能電路。實現了移位寄存器和UART的三模冗余設計。分別用綜合約束和Hamming-3碼實現了狀態(tài)機的抗SEU。結合EDAC和TMR方法設計了容錯異步串行收發(fā)器IP核,并進行故障注