【摘要】：由于現(xiàn)場可編程門陣列FPGA具有可多次編程、結構靈活和可靠性高的特點,被應用于大型數(shù)字系統(tǒng)中。一旦這些數(shù)字系統(tǒng)發(fā)生了故障,必將造成人員和財產(chǎn)的巨大損失,因此該系統(tǒng)需要具有高的可靠性。實際應用發(fā)現(xiàn),實現(xiàn)容錯的常規(guī)方法已經(jīng)不能滿足實際的要求,亟待一種新的容錯方法進一步滿足實際需求。因此,本文針對有限資源FPGA芯片進行研究,克服了高品質芯片使用久了也會出錯或增加系統(tǒng)備份和冗余會使系統(tǒng)的體積、重量和成本急劇增加的缺陷,探究出一種新的基于FPGA的故障檢測方法。 通過分析高可靠性系統(tǒng)的應用背景和意義,在深入剖析FPGA芯片體系結構的基礎上,針對FPGA互聯(lián)資源的故障覆蓋率不高和故障定位不精確的缺陷進行研究,提出了一種有效提高故障覆蓋率和故障定位精確度的方法。該方法根據(jù)FPGA可多次編程的特點,增加編程模型,可將互聯(lián)資源的單故障定位到具體開關或一對線段,并可覆蓋互聯(lián)資源的全部單故障。 本文在分析典型的FPGA故障檢測方法的基礎上,完成了基于配置數(shù)據(jù)的故障檢測方法的模塊設計,成功設計了三個功能模塊,并完成仿真驗證。最后,探究了基于配置數(shù)據(jù)的故障檢測方法的關鍵問題。
[Abstract]:Field Programmable Gate Array (FPGA) is widely used in large digital systems because of its characteristics of multiple programmable, flexible structure and high reliability. Once these digital systems fail, it will cause huge loss of personnel and property, so the system needs high reliability. The practical application shows that the conventional method of fault tolerance can not meet the practical requirements, and a new fault-tolerant method is urgently needed to meet the practical requirements. Therefore, in this paper, the finite resource FPGA chip is studied, which overcomes the defect that the high quality chip will go wrong after long usage or increase the backup and redundancy of the system, which will increase the volume, weight and cost of the system. A new fault detection method based on FPGA is developed. By analyzing the application background and significance of high reliability system, on the basis of deeply analyzing the architecture of FPGA chip, the defects of low fault coverage and inaccurate fault location of FPGA interconnection resources are studied. An effective method to improve the fault coverage and the accuracy of fault location is presented. According to the characteristic that FPGA can be programmed many times, the programming model is added, the single fault of interconnected resource can be located to specific switch or a pair of line segments, and all single faults of interconnected resource can be covered. Based on the analysis of typical FPGA fault detection methods, the module design of fault detection method based on configuration data is completed in this paper. Three functional modules are successfully designed and verified by simulation. Finally, the key problems of fault detection based on configuration data are discussed.
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH165.3;TN791

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 陳勝功,宋子善;容錯系統(tǒng)中的自校驗技術及實現(xiàn)方法[J];電子技術應用;2000年07期

2 蔣洵 ,熊劍平 ,尤政;利用FPGA實現(xiàn)模式可變的衛(wèi)星數(shù)據(jù)存儲器糾錯系統(tǒng)[J];電子技術應用;2002年08期

3 于慶奎;張大宇;張海明;唐民;文亮;施蕾;;SRAM FPGA電離輻射效應試驗研究[J];航天器環(huán)境工程;2009年03期

4 徐斌;王貞松;陳冰冰;章立生;;適用于空間環(huán)境下的FPGA容錯與重構體系[J];計算機工程;2007年03期

5 陳國林,章立生;一種基于FPGA的容錯嵌入式系統(tǒng)設計[J];計算機應用;2005年08期

6 郝志剛;楊孟飛;;星用SRAM型FPGA的故障模式分析和容錯方法研究[J];空間控制技術與應用;2009年01期

7 余殷雷,司派發(fā),黃維康;診斷FPGA連線資源單故障的最少編程步數(shù)[J];微電子學;2000年04期

8 胥京宇;FPGA: 機遇與挑戰(zhàn)并存[J];世界電子元器件;2005年04期

9 邢克飛;楊俊;季金明;;空間輻射效應對SRAM型FPGA的影響[J];微電子學與計算機;2006年12期

10 邢琰,吳宏鑫,王曉磊,李智斌;航天器故障診斷與容錯控制技術綜述[J];宇航學報;2003年03期

相關博士學位論文 前6條

1 韓煒;非相似容錯計算機系統(tǒng)設計及其驗證技術研究[D];西北工業(yè)大學;2002年

2 左朝樹;基于寄生式故障檢測的分布式并行服務器系統(tǒng)容錯技術[D];電子科技大學;2005年

3 劉玲霞;Web服務容錯關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2006年

4 任小西;基于可重構計算的高可靠星載計算機體系結構研究[D];湖南大學;2007年

5 彭和平;基于航天及空間應用的單片多處理體系結構研究[D];西北工業(yè)大學;2006年

6 邢克飛;星載信號處理平臺單粒子效應檢測與加固技術研究[D];國防科學技術大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 何力;虛擬實驗系統(tǒng)中仿真電路故障診斷的研究與實現(xiàn)[D];華中科技大學;2004年

2 周濤;SRAM型FPGA的測試技術研究[D];電子科技大學;2006年

3 趙恒;星載并行計算機硬件系統(tǒng)可靠性設計與分析[D];國防科學技術大學;2005年

4 黎剛;符合生存性的協(xié)同檢查點技術研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2008年

5 劉麗;Virtex系列FPGA內部互連線測試[D];西安電子科技大學;2008年

6 袁果;三模冗余系統(tǒng)中的同步研究[D];西南交通大學;2008年

7 梁強;基站通信電源及其監(jiān)控系統(tǒng)的設計與研究[D];天津大學;2007年

8 林博;存儲芯片糾檢錯電路設計與FPGA實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

9 柳振華;三模冗余容錯計算機的設計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學;2010年

10 薛建偉;苛刻環(huán)境下基于FPGA的可重構技術研究[D];北京化工大學;2010年

，

本文編號：2421694