發(fā)布時間：2022-10-29 22:14

　　現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）以其設計周期短、可重復編程、低成本、操作靈活等優(yōu)點,而廣泛應用于當前眾多空間電子系統(tǒng)中。然而,隨著集成電路進入納米尺度,由空間輻射而導致FPGA發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)效應（SEU）的風險愈加嚴重,進而影響FPGA內(nèi)部存儲單元存儲信息的有效性,引起電子系統(tǒng)故障。因此,開展FPGA中SEU效應的探測研究具有重要的實際價值。本論文基于FPGA開發(fā)板研究并實現(xiàn)了一款SEU探測系統(tǒng),可用于FPGA電路中觸發(fā)器單元SEU效應的探測和評估。該探測系統(tǒng)由測試向量生成模塊、測試結(jié)果分析模塊、同步控制模塊以及測試結(jié)果上傳模塊四個部分組成。其中,測試向量生成模塊可為插入掃描鏈的待測FPGA電路提供測試向量;測試結(jié)果分析模塊接收來自待測FPGA單元的響應,并在FPGA探測系統(tǒng)內(nèi)部進行邏輯判斷,判斷測試響應是否與期望響應相同,從而判斷待測FPGA是否發(fā)生了SEU效應,并統(tǒng)計出錯的觸發(fā)器數(shù)目;同步控制模塊用于實現(xiàn)FPGA探測系統(tǒng)、待測FPGA電路以及SEU故障注入設備三者之間的協(xié)議握手。測試結(jié)果上傳模塊統(tǒng)用于計發(fā)生SEU的觸發(fā)器數(shù)目,并通過串口RS232將出錯的觸發(fā)器個數(shù)上傳至上位機。通過上述... 

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號對照表
縮略語對照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 單粒子翻轉(zhuǎn)效應的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 故障注入方法的研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容與章節(jié)安排
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 章節(jié)安排
第二章 單粒子翻轉(zhuǎn)效應及其探測系統(tǒng)的基本理論
    2.1 單粒子翻轉(zhuǎn)效應介紹
        2.1.1 單粒子翻轉(zhuǎn)效應產(chǎn)生機理
        2.1.2 單粒子翻轉(zhuǎn)效應對時序電路的影響
    2.2 可測性設計技術(shù)
        2.2.1 基于掃描的設計
        2.2.2 內(nèi)建自測試
        2.2.3 邊界掃描測試
    2.3 故障注入技術(shù)
        2.3.1 基于模擬的故障注入方法
        2.3.2 基于硬件的故障注入方法
        2.3.3 基于軟件的故障注入方法
    2.4 FPGA的單粒子翻轉(zhuǎn)探測方法
        2.4.1 單粒子翻轉(zhuǎn)效應對FPGA的影響
        2.4.2 單粒子翻轉(zhuǎn)靜態(tài)測試
        2.4.3 單粒子翻轉(zhuǎn)動態(tài)測試
    2.5 本章小結(jié)
第三章 待測集成電路掃描鏈設計
    3.1 基于ASIC的掃描鏈設計
        3.1.1 ASIC掃描鏈設計流程
        3.1.2 自動測試向量生成
        3.1.3 測試向量仿真驗證
    3.2 基于FPGA的掃描鏈設計
        3.2.1 FPGA掃描鏈設計流程
        3.2.2 FPGA掃描鏈電路功能驗證
    3.3 本章小結(jié)
第四章 基于FPGA的單粒子翻轉(zhuǎn)效應探測系統(tǒng)研究與實現(xiàn)
    4.1 基于FPGA的單粒子翻轉(zhuǎn)效應探測系統(tǒng)頂層模塊設計
    4.2 測試向量生成模塊
        4.2.1 測試向量生成模塊信號描述
        4.2.2 測試向量生成模塊設計方案
    4.3 測試結(jié)果分析模塊
        4.3.1 測試結(jié)果分析模塊信號描述
        4.3.2 測試結(jié)果分析模塊設計方案
    4.4 同步控制模塊
        4.4.1 同步控制模塊信號描述
        4.4.2 同步控制模塊設計方案
    4.5 測試結(jié)果上傳模塊
        4.5.1 測試結(jié)果上傳模塊信號描述
        4.5.2 測試結(jié)果上傳模塊設計方案
    4.6 本章小結(jié)
第五章 單粒子翻轉(zhuǎn)效應故障注入實驗及結(jié)果分析
    5.1 單粒子翻轉(zhuǎn)效應實驗系統(tǒng)的搭建
        5.1.1 基于FPGA的 ISCAS’89 待測電路掃描鏈設計
        5.1.2 單粒子翻轉(zhuǎn)效應故障注入實驗設置
        5.1.3 單粒子翻轉(zhuǎn)實驗系統(tǒng)設計
    5.2 實驗結(jié)果及分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[7]密碼芯片安全掃描結(jié)構(gòu)與安全掃描方法[D]. 歐陽冬生.浙江大學 2013
[8]SoC測試優(yōu)化及其應用技術(shù)研究[D]. 向剛.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[9]宇航用FPGA單粒子效應及監(jiān)測方法研究[D]. 謝楠.西安電子科技大學 2011
[10]無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點芯片的低功耗設計與實現(xiàn)[D]. 艾金鵬.華中科技大學 2009



本文編號：3698513