航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展,使空間荷載數(shù)字系統(tǒng)所承擔的任務越來越多樣和復雜,而由空間高能粒子等氣象現(xiàn)象造成的單粒子效應,使得一些航空航天的核心設備在其運轉(zhuǎn)的過程中受到影響并發(fā)生各種故障,造成傳輸數(shù)據(jù)錯誤、核心功能失效等問題,甚至于硬件也會發(fā)生故障。作為載荷數(shù)字系統(tǒng)核心之一的FPGA,其設計也日趨復雜,如何在設計和驗證階段保障FPGA的可靠性,以及快速準確的定位復雜FPGA系統(tǒng)中的潛在隱患,已成為嚴重制約FPGA應用的瓶頸之一,也是目前該領(lǐng)域的研究重難點。近年來,國內(nèi)外研究者提出了一系列針對FPGA工程可靠性地面驗證的方法,主要包括代碼正確性驗證、系統(tǒng)功能測試以及形式化驗證。與形式化驗證方法相比,代碼驗證技術(shù)無法準確評估單粒子效應的影響,系統(tǒng)測試的實驗周期長且易產(chǎn)生漏檢和錯檢。故而,本文基于形式化驗證的思想,利用Petri網(wǎng)理論,創(chuàng)新的提出了PNOF模型和功能執(zhí)行可靠性分析方法,并給出了實例驗證。本文的主要工作如下:(1)在分析了單粒子效應的作用機理和影響的基礎上,結(jié)合FPGA器件的結(jié)構(gòu)特點,給出了FPGA在軌單粒子翻轉(zhuǎn)錯誤率模型,而后,根據(jù)模型建立和分析的需求,給出了FPGA工程功能模塊的... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

FPGA的故障模式分析圖

粒子型、電子型以及中子型，地球的粒子俘獲帶中各類型效應的核反應如圖 2.1 所示。圖2.1 不同粒子發(fā)生的核反應圖對于航天載荷器件的低壓 CMOS 元件來說，其發(fā)生單粒子效應的幾種形式如圖2.2 所示，當其應用于空間輻射氣象環(huán)境時，CMOS 元件主要發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)效應（SEU：Single Event Upset）。高能粒子與半導體器件相互作用電荷的收集/擴散能量的沉積單粒子瞬態(tài)脈沖（SET）單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU）單粒子多位翻轉(zhuǎn)（SEMU）單粒子功能中斷（SEFI）單粒子鎖定（SEL）軟錯誤 硬錯誤圖2.2 COMS 器件發(fā)生單粒子效應的主要形式

UART通信系統(tǒng)RX模塊部分電路結(jié)構(gòu)圖


本文編號：2934606