【摘要】：隨著航天技術及集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,數(shù)字式太陽敏感器得到廣泛應用,采用So C(System on Chip,片上系統(tǒng))的方法進行太陽敏感器數(shù)據(jù)處理電路的實現(xiàn),體積小、功耗低,符合衛(wèi)星小型化的趨勢。So C中的時序單元極易受到SEU(Single Event Upset,單粒子翻轉)的影響導致邏輯翻轉,進而引起系統(tǒng)錯誤,對數(shù)字式太陽敏感器(以下簡稱“數(shù)字太敏”)So C進行抗SEU加固設計對保證航天器的正常運行有重要意義。本文完成了數(shù)字太敏So C在RTL(Register Transition Level,寄存器傳輸級)的抗SEU加固設計,并將加固后的設計進行了FPGA(Field-Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)。首先分析了基于Leon3處理器平臺設計的數(shù)字太敏So C結構并提取了其中的SEU敏感單元,接下來對不同敏感單元的SEU加固方法進行探討,根據(jù)各敏感單元類型和完成的功能不同,綜合考慮速度、開銷及加固效果后,確定了針對數(shù)字太敏So C的抗SEU加固整體方案。為了減小容錯設計對流水線性能的影響并減少開銷,對Leon3處理器中的寄存器堆采用分組漢明碼加流水線重啟的方法加固,對Cache存儲體使用CRC(Cyclic Redundancy Check,循環(huán)冗余校驗)結合強制Cache不命中的方法加固;針對TMR(Triple Modular Redundancy,三模冗余)加固的FSM(Finite-State Machine,有限狀態(tài)機)在發(fā)生兩位SEU時失效的問題,并考慮到FSM在設計中的重要地位,對低速設備中的FSM使用One-Hot碼加自檢測邏輯的方法加固,對高速設備中的FSM使用One-Hot碼加TMR的方法加固;為減小開銷,對數(shù)據(jù)預處理模塊中的SRAM使用漢明碼加固;其他普通寄存器均采用TMR加固實現(xiàn)。本文最后對數(shù)字太敏So C的抗SEU加固設計進行功能驗證和加固效果分析。使用Modelsim對流水線重啟、強制Cache不命中和低速設備中FSM的加固進行驗證,并使用FPGA對加固后設計進行實現(xiàn),證明加固后整體功能正確,使用故障注入工具對寄存器進行故障注入,計算了寄存器加固后的故障率比加固前減小了6個數(shù)量級。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2

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本文編號：2557362