【摘要】：FPGA通常攜帶大量算術(shù)邏輯資源,具有設(shè)計周期短、開發(fā)成本低和可重配置等特性,因而在空間和地面數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。然而,SRAM型FPGA對輻射粒子非常敏感,常會受其影響而造成FPGA設(shè)備故障,降低了數(shù)字系統(tǒng)的可靠性。因此,本文對FPGA容錯技術(shù)進(jìn)行了研究,從而處理由發(fā)生率較高的單粒子翻轉(zhuǎn)SEU和多位翻轉(zhuǎn)MBU造成的FPGA芯片軟錯誤,提高數(shù)字系統(tǒng)的可靠性。 通過分析基于FPGA的數(shù)字系統(tǒng)實際應(yīng)用背景,并在深入剖析FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)和故障類型的基礎(chǔ)上,本文對常用FPGA容錯方法進(jìn)行了總結(jié),進(jìn)而將高可靠性的基于配置比特流的容錯方法做為研究重點。針對該類方法中外部刷新設(shè)計資源開銷大、內(nèi)部Frame_ECC刷新設(shè)計無法處理MBU問題的缺陷,提出了基于回讀驗證的內(nèi)部刷新方案,即利用回讀驗證技術(shù)檢測、定位翻轉(zhuǎn)故障,然后通過內(nèi)部刷新修復(fù)故障。 基于上述容錯方案,本文設(shè)計了一個內(nèi)部刷新容錯系統(tǒng),通過創(chuàng)建硬件平臺并編寫容錯功能程序,成功的將該容錯系統(tǒng)實現(xiàn)在Virtex-II Pro FPGA上。最后,利用故障注入方法模擬翻轉(zhuǎn)故障,進(jìn)行了板上測試實驗。測試結(jié)果表明,容錯系統(tǒng)可在不中斷用戶功能邏輯的前提下,利用ICAP接口回讀配置內(nèi)存比特流數(shù)據(jù),且準(zhǔn)確檢測、定位和修復(fù)故障,驗證了設(shè)計功能的正確性和在線性。由于設(shè)計中不必采用外部附加設(shè)備,從而進(jìn)一步降低了系統(tǒng)整體的重量和體積。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP302.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2565382