發(fā)布時間：2020-08-02 06:06

【摘要】：SRAM型FPGA密度高、性能好、成本小和可編程等一系列的優(yōu)點使它越來越博得空間應(yīng)用設(shè)計者的青睞。特別它的可編程特性,在遠程的空間應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用,用戶可以根據(jù)需要在任何時刻短時間內(nèi)進行重編程,這樣就為在軌修改設(shè)計提供了方便,甚至可以用來遠程容錯系統(tǒng),大大節(jié)約容錯成本。但是他的優(yōu)點從某種角度又是缺點,由于它的易揮發(fā),在惡劣環(huán)境下很容易受到干擾,造成電路功能的錯誤。 SRAM型FPGA的電路系統(tǒng)都由可定制邏輯單元SRAM實現(xiàn),SRAM型FPGA在宇宙輻射環(huán)境下受空間粒子干擾產(chǎn)生SEU。SEU在組合電路產(chǎn)生的瞬態(tài)脈沖由于實現(xiàn)邏輯和布線的SRAM單元發(fā)生位翻轉(zhuǎn)被轉(zhuǎn)化為永久效應(yīng),時序電路中表現(xiàn)為可以在下次采樣消除的位元變換。一個高效的SEU免疫電路既能保證組合邏輯中出現(xiàn)的非正常瞬態(tài)脈沖不被存儲起來,又能保證存儲單元絕不會有位元變換出現(xiàn)。已有的緩解SEU的方法大多基于時間或硬件冗余,或兩者相結(jié)合的方式。全時間冗余利用瞬態(tài)脈沖的特性,在三個不同的時刻鎖存組合邏輯的輸出(三個時刻相差d)由判決器選擇正確的輸出。全硬件冗余就是通常所用的TMR,面積功耗大。這種方法的面積消耗來自附加采樣鎖存器的輸出和由于影響性能的瞬態(tài)脈沖成倍增長的持續(xù)期。 SEU的行為特性,導(dǎo)致用于ASIC系統(tǒng)的標準容錯方法不可靠,例如檢錯糾錯碼。根據(jù)SEU在組合邏輯和時序邏輯中的不同的故障表征,本論文提出了一種新的兩級式硬件冗余技術(shù)并結(jié)合FPGA的動態(tài)重配置特性,對基于SRAM型FPGA時序系統(tǒng)進行在線測試和容錯的模塊級架構(gòu)。整個架構(gòu)保證不中斷系統(tǒng)運行的情況下實現(xiàn)了故障掩蓋、故障檢測、故障定位和故障修復(fù)的功能。 本論文從該研究的背景意義入手,詳細討論了SRAM型FPGA特殊結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)邏輯在干擾環(huán)境下的表征,接著回顧了以往的檢測技術(shù)容錯技術(shù),然后提出本論文的設(shè)計思想,深入闡述了整個設(shè)計的結(jié)構(gòu)和流程,最后給出仿真和測試的結(jié)果,證明了設(shè)計的正確性。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH165.3
【圖文】：

第二章基于SRAM的FPGA架構(gòu)及受干擾原理，相當于LUT單元或控制布線單元的某一位發(fā)生了位翻轉(zhuǎn)。LUT存儲單元個翻轉(zhuǎn)修改了所實現(xiàn)的組合邏輯。如圖2一5。這是個永久性效應(yīng)，只有重新置位流才能被糾正。翻轉(zhuǎn)效應(yīng)與LUT定義的組合邏輯中固定型故障相關(guān)。味著，發(fā)生在FPGA實現(xiàn)的組合邏輯中的翻轉(zhuǎn)將會被存儲單元鎖存，除非種檢測技術(shù)。

第二章基于SRAM的FPGA架構(gòu)及受干擾原理合邏輯，相當于LUT單元或控制布線單元的某一位發(fā)生了位翻轉(zhuǎn)。LUT存儲單元中的一個翻轉(zhuǎn)修改了所實現(xiàn)的組合邏輯。如圖2一5。這是個永久性效應(yīng)，只有重新下載配置位流才能被糾正。翻轉(zhuǎn)效應(yīng)與LUT定義的組合邏輯中固定型故障相關(guān)。這就意味著，發(fā)生在FPGA實現(xiàn)的組合邏輯中的翻轉(zhuǎn)將會被存儲單元鎖存，除非使用某種檢測技術(shù)。用戶設(shè)計又鬢1型翻轉(zhuǎn)了產(chǎn)葛3型翻轉(zhuǎn)2型翻轉(zhuǎn)El一E2一E3一E4\國配置存儲單元SEU (Bitflip)圖2并電路故障及對應(yīng)的FPGA架構(gòu)受干擾效應(yīng)圖2一SLUT中的干擾布線中的翻轉(zhuǎn)會導(dǎo)致矩陣中連線的連接和分離。這也是個永久性效應(yīng)，映射為組合邏輯的開路或短路，只有通過重新下載位流才能被修復(fù)。當翻轉(zhuǎn)發(fā)生在綜合于FPGA的時序電路，它是個瞬態(tài)效應(yīng)，因為CLB觸發(fā)器中的翻轉(zhuǎn)可在下一個觸發(fā)器時鐘采樣被糾正。

礴SystemACE結(jié)構(gòu)

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本文編號：2778259