發(fā)布時(shí)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(diǎn)使它越來(lái)越博得空間應(yīng)用設(shè)計(jì)者的青睞。特別它的可編程特性,在遠(yuǎn)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(shí)刻短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行重編程,這樣就為在軌修改設(shè)計(jì)提供了方便,甚至可以用來(lái)遠(yuǎn)程容錯(cuò)系統(tǒng),大大節(jié)約容錯(cuò)成本。但是他的優(yōu)點(diǎn)從某種角度又是缺點(diǎn),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(cuò)誤。 SRAM型FPGA的電路系統(tǒng)都由可定制邏輯單元SRAM實(shí)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(shí)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(shí)序電路中表現(xiàn)為可以在下次采樣消除的位元變換。一個(gè)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(chǔ)起來(lái),又能保證存儲(chǔ)單元絕不會(huì)有位元變換出現(xiàn)。已有的緩解SEU的方法大多基于時(shí)間或硬件冗余,或兩者相結(jié)合的方式。全時(shí)間冗余利用瞬態(tài)脈沖的特性,在三個(gè)不同的時(shí)刻鎖存組合邏輯的輸出(三個(gè)時(shí)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(lái)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(zhǎng)的持續(xù)期。 SEU的行為特性,導(dǎo)致用于ASIC系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)容錯(cuò)方法不可靠,例如檢錯(cuò)糾錯(cuò)碼。根據(jù)SEU在組合邏輯和時(shí)序邏輯中的不同的故障表征,本論文提出了一種新的兩級(jí)式硬件冗余技術(shù)并結(jié)合FPGA的動(dòng)態(tài)重配置特性,對(duì)基于SRAM型FPGA時(shí)序系統(tǒng)進(jìn)行在線測(cè)試和容錯(cuò)的模塊級(jí)架構(gòu)。整個(gè)架構(gòu)保證不中斷系統(tǒng)運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)了故障掩蓋、故障檢測(cè)、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(xì)討論了SRAM型FPGA特殊結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)邏輯在干擾環(huán)境下的表征,接著回顧了以往的檢測(cè)技術(shù)容錯(cuò)技術(shù),然后提出本論文的設(shè)計(jì)思想,深入闡述了整個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和流程,最后給出仿真和測(cè)試的結(jié)果,證明了設(shè)計(jì)的正確性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH165.3
【圖文】：

第二章基于SRAM的FPGA架構(gòu)及受干擾原理，相當(dāng)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(chǔ)單元個(gè)翻轉(zhuǎn)修改了所實(shí)現(xiàn)的組合邏輯。如圖2一5。這是個(gè)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(shí)現(xiàn)的組合邏輯中的翻轉(zhuǎn)將會(huì)被存儲(chǔ)單元鎖存，除非種檢測(cè)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(dāng)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(chǔ)單元中的一個(gè)翻轉(zhuǎn)修改了所實(shí)現(xiàn)的組合邏輯。如圖2一5。這是個(gè)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(shí)現(xiàn)的組合邏輯中的翻轉(zhuǎn)將會(huì)被存儲(chǔ)單元鎖存，除非使用某種檢測(cè)技術(shù)。用戶設(shè)計(jì)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(guó)配置存儲(chǔ)單元SEU (Bitflip)圖2并電路故障及對(duì)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(huì)導(dǎo)致矩陣中連線的連接和分離。這也是個(gè)永久性效應(yīng)，映射為組合邏輯的開(kāi)路或短路，只有通過(guò)重新下載位流才能被修復(fù)。當(dāng)翻轉(zhuǎn)發(fā)生在綜合于FPGA的時(shí)序電路，它是個(gè)瞬態(tài)效應(yīng)，因?yàn)镃LB觸發(fā)器中的翻轉(zhuǎn)可在下一個(gè)觸發(fā)器時(shí)鐘采樣被糾正。

礴SystemACE結(jié)構(gòu)

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本文編號(hào)：2778259