AFDX端系统发送处理模块的抗SEU加固设计和验证

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:siyang2003
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航空全双工交换式以太网(Avionics Full Duplex Switched Ethernet,AFDX)作为新型航空通信总线,已经在A380、Boeing787以及C919设计等机型中得到应用。而AFDX端系统发送处理模块作为AFDX端系统重要的一个模块,承担帧头信息识别、入队控制、出队控制、读写总线控制、队列数据缓存等重要任务。然而由于高能粒子的辐射影响,AFDX电路容易发生单粒子翻转影响,可能导致出现功能失效的情况。因此,对AFDX端系统发送处理模块进行抗单粒子加固设计具有实际的意义。通过抗单粒子翻转加固设计,能够有效提高AFDX端系统发送处理模块的可靠性。为了验证经过抗单粒子翻转加固设计后的AFDX端系统发送处理模块,本论文基于通用验证方法学(Universal Verification Methodology,UVM)搭建了验证平台,并在此验证平台之上完成了验证活动。本论文主要对AFDX端系统发送处理模块进行了抗单粒子翻转加固设计以及基于UVM验证方法学对抗单粒子翻转加固设计后的AFDX端系统发送处理模块完成验证。本论文首先分析了AFDX端系统发送处理模块的功能,熟悉了AFDX端系统发送处理模块设计实现的架构。之后研究了单粒子翻转故障产生的机理,分析出AFDX端系统发送处理模块易受单粒子翻转影响模块。接着针对基于独热编码的有限状态机,提出了一种抗单粒子翻转加固设计方法,并将该方法应用于AFDX端系统发送处理模块之中。而针对存储器,采用了经典的汉明编码方式以此实现抗单粒子翻转加固设计。紧接着完成了抗单粒子翻转加固设计的可靠性评估。再之后基于UVM验证方法学搭建了验证平台。结合TCL脚本语言和批处理文件方式实现了平台自动化处理。最后从仿真软件输出结果、典型用例波形分析和覆盖率分析三个方面完成验证评估。本论文对AFDX端系统发送处理模块完成了抗单粒子翻转加固设计与验证。针对独热编码的有限状态机,提出新的抗单粒子翻转加固方法,相比于传统的冗余方案,在相同冗余程度下,失效率降低了两个数量级。针对存储器采用了汉明编码方式,之后结合数据分析,该方案有效提高了存储器可靠性。搭建的验证平台具有复用性强、层次化高的优点。在验证平台自动化之后,验证过程变得更便捷和灵活。最后对仿真验证结果进行了分析,验证活动的代码覆盖率以及功能覆盖率均大于90%,实现了完备的功能验证。
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