【摘要】：FPGA由于其可重構、開發(fā)成本低、高性能等優(yōu)勢使其應用越來越廣泛。其中SRAM型FPGA在航天領域得到應用之后取得了重大突破,FPGA在航天領域應用就引起了國內外關注。而由于FPGA制造工藝提高,其特征體積和工作電壓也逐漸減小,以及SRAM型FPGA的存儲易失性等。在宇宙空間高能粒子輻射下,容易發(fā)生單粒子翻轉。如果這種翻轉不及時糾正,隨著其傳播,可能導致整個系統(tǒng)崩潰,造成不可挽回的損失。圍繞SRAM型FPGA抗軟錯誤方法研究,主要工作如下。首先分析單粒子翻轉的來源,并通過建模得到單粒子翻轉概率計算公式,進而得到單粒子翻轉與器件結構和外部環(huán)境的關系。根據國內外在抗軟錯誤研究上提出的方法,闡述本論文將從漢明碼、定時刷新、TMR三個方面出發(fā),介紹其原理和仿真過程。本論文主要研究對象是基于SRAM型FPGA板級互聯之間的抗軟錯誤方法,在此基礎上設計開發(fā)了一套FPGA開發(fā)板HPDAQMini_2.0作為實驗平臺,并詳細介紹了FPGA開發(fā)板的設計流程。在本人研究生期間所做的一個項目“PC104檢測平臺設計”中的串口通信中加入SEM IP核和TMR容錯方法,介紹了SEM IP核的實現過程和UART接口的全三模冗余實現過程。最后,對本文工作做了簡要總結,并針對不足之處做了展望。本文研究意義旨在推進抗軟錯誤方法的研究,給FPGA在輻射環(huán)境中運行時提供抗軟錯誤的基本需求。
【圖文】：

湖 北 工 業(yè) 大 學 碩 士 學 位 論 文第 2 章 軟錯誤來源及容錯方法概要與仿真錯誤來源和介紹于 SRAM 的 FPGA 發(fā)生的軟錯誤主要是指在輻射環(huán)境中，由于高能粒子起的其內部半導體材料的 PN 結被擊穿，在其內部產生一條貫穿電路的導。當高能粒子穿過原子時，會導致其電子激勵或電離，沿著導電通路周會發(fā)生能量損失，使單個邏輯單元發(fā)生電平變換，由高電平“1”變?yōu)榈突虻碗娖健?”變?yōu)楦唠娖健?”。這樣的單粒子翻轉效應會在電子器件，進而引起更多的電平翻轉，導致整個 FPGA 發(fā)生功能改變，引起不必。高能粒子擊穿 PN 結如圖 2.1 所示。

圖 2.2 LET 函數閾值和離子能量的關系輯單元假設為一個單位長度的長方體，，余緯通道和電子器件形成的角度，那么穿過該邏輯將單位邏輯單元發(fā)生單粒子翻轉簡化為幾何模、路徑長度分布函數有關。如果將單粒子翻轉圖 2.2 中 LET 分布函數的器件發(fā)生單粒子翻LET 函數得到的對路徑的積分，最終可簡化公經度 和余緯度θ結合的立體角度，L1和量傳遞函數，與 LET 函數有關。Lth表示高能器件的臨界電荷 Q 和器件的工藝和特征尺寸
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V443

【參考文獻】

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本文編號：2602719