進化硬件將演化思想引入電子系統(tǒng)的設(shè)計中,為構(gòu)建具有自適應(yīng)、自修復(fù)能力的電子系統(tǒng)開辟了一個全新的研究領(lǐng)域。FPGA以性價比高、開發(fā)周期短以及在線可重構(gòu)的特點被廣泛的應(yīng)用于多種極端惡劣環(huán)境領(lǐng)域尤其是航空航天領(lǐng)域�；贔PGA的電子系統(tǒng)在航空航天、強電磁環(huán)境和強輻射環(huán)境中易因輻射誘發(fā)多種故障,電子系統(tǒng)一旦發(fā)生故障很難進行人工修復(fù),這就要求FPGA電子系統(tǒng)必須有較強的抗干擾能力。本文在研究笛卡爾遺傳規(guī)劃和虛擬可重構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了基于解碼的單點故障定位技術(shù)和基于解碼的單點冗余修復(fù)技術(shù),并設(shè)計了一個基于FPGA的在線進化故障定位修復(fù)平臺。應(yīng)用該平臺對加法器和乘法器進行電路在線進化故障定位修復(fù)實驗研究,實驗結(jié)果表明,本文提出的單點故障修復(fù)技術(shù)能夠有效提高FPGA的故障修復(fù)速度,極大的縮短故障修復(fù)時間。主要研究內(nèi)容:（1）分析了FPGA在極端惡劣的空間環(huán)境中容易發(fā)生的單粒子效應(yīng)故障,以及常用FPGA故障修復(fù)技術(shù)。（2）對笛卡爾遺傳規(guī)劃和基于FPGA的虛擬可重構(gòu)電路進行研究,在此基礎(chǔ)上對基于傳統(tǒng)EHW的故障修復(fù)技術(shù)進行了改進,提出了基于解碼的單點故障定位技術(shù)和單點故障冗余修復(fù)技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)能夠精準... 

【文章來源】：河北師范大學河北省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

修復(fù)平臺整體結(jié)構(gòu)

本文構(gòu)建的基于 FPGA 的在線進化故障定位修復(fù)平臺，以下簡稱為自修復(fù)平臺。自平臺的硬件基礎(chǔ)是 FPGA，在 Quarters 開發(fā)環(huán)境中使用 VHDL 硬件語言進行設(shè)計， SOPC Builer 開發(fā)工具設(shè)計 NiosII 軟核，把 NiosII 軟核作為自修復(fù)平臺的 CPU。通iosII IDE 開發(fā)工具將自修復(fù)平臺和算法綜合編譯，然后下載到 FPGA。4.1.1 嵌入式 Nios II 軟核 CPU 處理器模塊嵌入式Nios II軟核CPU處理器模塊是整個模型的開始，主要實現(xiàn)演化算法的運行體映射電路的評估、電路故障注入控制和電路故障檢測與修復(fù)，該模塊的核心是s II 軟核處理器。通過 NiosII IDE 開發(fā)環(huán)境，將演化算法的 C 語言代碼，下載到算法中。嵌入式 Nios II 軟核 CPU 處理器模塊和外為接口的定制圖如圖 4.2 所示。本文設(shè)計于 FPGA 的在線進化故障定位修復(fù)平臺主要是通過 Nios II 嵌入式軟核處理器進行，在 Quartus II 9.0 環(huán)境使用 SOPC builder 開發(fā)工具對 Nios II 嵌入式軟核處理器定及數(shù)據(jù)傳輸口和外設(shè)接口的定制等。

模塊是永久性故障，所以當該 PE 單元發(fā)生故障時便不真正破壞 FPGA 中某一指定可編程節(jié)點，所以通異或”邏輯門，通過故障注入模塊隨機改變某一 故障，此時的故障便當做永久性故障處理。型如圖 4.6 所示。==45seu_inseu_out....圖 4.5 輸出模塊


本文編號：2961833