【摘要】：FPGA通常攜帶大量算術(shù)邏輯資源,具有設(shè)計(jì)周期短、開(kāi)發(fā)成本低和可重配置等特性,因而在空間和地面數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。然而,SRAM型FPGA對(duì)輻射粒子非常敏感,常會(huì)受其影響而造成FPGA設(shè)備故障,降低了數(shù)字系統(tǒng)的可靠性。因此,本文對(duì)FPGA容錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行了研究,從而處理由發(fā)生率較高的單粒子翻轉(zhuǎn)SEU和多位翻轉(zhuǎn)MBU造成的FPGA芯片軟錯(cuò)誤,提高數(shù)字系統(tǒng)的可靠性。 通過(guò)分析基于FPGA的數(shù)字系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用背景,并在深入剖析FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)和故障類(lèi)型的基礎(chǔ)上,本文對(duì)常用FPGA容錯(cuò)方法進(jìn)行了總結(jié),進(jìn)而將高可靠性的基于配置比特流的容錯(cuò)方法做為研究重點(diǎn)。針對(duì)該類(lèi)方法中外部刷新設(shè)計(jì)資源開(kāi)銷(xiāo)大、內(nèi)部Frame_ECC刷新設(shè)計(jì)無(wú)法處理MBU問(wèn)題的缺陷,提出了基于回讀驗(yàn)證的內(nèi)部刷新方案,即利用回讀驗(yàn)證技術(shù)檢測(cè)、定位翻轉(zhuǎn)故障,然后通過(guò)內(nèi)部刷新修復(fù)故障。 基于上述容錯(cuò)方案,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)部刷新容錯(cuò)系統(tǒng),通過(guò)創(chuàng)建硬件平臺(tái)并編寫(xiě)容錯(cuò)功能程序,成功的將該容錯(cuò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在Virtex-II Pro FPGA上。最后,利用故障注入方法模擬翻轉(zhuǎn)故障,進(jìn)行了板上測(cè)試實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明,容錯(cuò)系統(tǒng)可在不中斷用戶功能邏輯的前提下,利用ICAP接口回讀配置內(nèi)存比特流數(shù)據(jù),且準(zhǔn)確檢測(cè)、定位和修復(fù)故障,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)功能的正確性和在線性。由于設(shè)計(jì)中不必采用外部附加設(shè)備,從而進(jìn)一步降低了系統(tǒng)整體的重量和體積。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TP302.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2565382