航天应用中FPGA可靠性设计技术研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:viclee0716
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着深空探测技术的快速发展,人们期望实现的系统功能日益复杂。处理数据量的增加、运算复杂度的提高和可靠性要求的扩大制约着器件在航天领域的应用程度。作为一款可编辑逻辑器件,FPGA拥有集成度高、可重复编程、适用性广等特点,并在航空、军事、民用电子产品等领域得到了广泛的应用。但在空间应用中,由于基于SRAM型的FPGA容易受到各种宇宙辐射的影响而产生单粒子翻转(SEU),其累积效应令系统必然走向崩溃。这种产生错误的现象使得可靠性问题成为FPGA在空间应用领域的一个发展瓶颈。本文以Xilinx公司XC2V3000为例,针对FPGA的可靠性问题提出一个解决方案——定时刷新技术。作为动态部分重配置中的一种,定时刷新技术利用FPGA可重复编程的特点,在不打断系统工作状态的前提下,对FPGA的部分资源进行重新配置以纠正单粒子翻转引起的错误,从而满足在空间应用中的可靠性要求。本文主要是在对FPGA的研究基础上,包括其基本架构、各类资源和初始化配置流程,给出了以下两种实现定时刷新技术的研究成果:1.采用掩码方式产生用于定时刷新的部分比特文件。在Xilinx公司ISE10.1软件的指令输入窗口输入指令,挑选出FPGA三类资源中需要用于刷新的某些类,生成对应的部分比特文件,并和原始比特文件共同组成新的全比特文件存储在PROM中。当进行到定时刷新步骤时,只需要读取部分比特文件对FPGA重新配置就可以纠正单粒子翻转产生的错误;2.采用比特重构方式产生用于定时刷新的部分比特文件。在深入研究比特文件组成、指令含义和配置数据的基础上,通过修改比特文件中设置配置属性的指令以及配置帧的起始地址、数目和内容,达到对原始比特文件进行重构的目的。这种方式只需要读取存储于PROM中的原始比特文件,进行重构后再对FPGA进行刷新操作。根据以上两种研究成果,本文分别给出了对应的系统结构框图和由状态转移图实现的时序图,并完成了系统仿真验证结果。同时,分析了两种研究成果的各自优缺点及其适用的条件。最后,又针对定时刷新技术能否真正实现纠正单粒子翻转产生的错误,提出了一种简单易行的验证方法,即以修改量少且功能互异为原则,通过ISE10.1软件中FPGA Editor工具修改FPGA查找表的F或者G函数表达式,生成和修改前功能互异的比特文件,以此来模拟发生单粒子翻转。当采用本文提出的定时刷新技术后,可以使系统在两种功能之间实现来回切换,即可验证单粒子翻转可以被成功纠正。
其他文献
随着社会主义经济体制的不断深入发展,为我国各领域的创新和改革带来了重大的机遇,国有企业作为国民经济的支柱,为了在激烈的竞争中脱颖而出,并不断的提升自身的经济效益,便
目的应用模式生物秀丽隐杆线虫研究中药芫花的主要成分之一芫花素的毒性作用及机制。方法分别以芫花素0.1,1,10和100μmol·L-1处理野生型或转基因型秀丽隐杆线虫(简称线虫)24,
笔者近年来采用中医辨证内服汤剂结合双黄连粉针剂静脉滴注治疗小儿急性肺炎26例,并与以病毒唑加青霉素静脉滴注治疗的23例对照观察,现将结果小结如下。1临床资料两组患儿共49例,均符合
东海陆架坡折带位于东海陆架最外缘与东海陆坡之间坡度明显转折地带。坡折点水深在132—162米之间,平均水深为147米,坡折带宽度在4—18公里。 东海陆架坡折带深受晚更新世以
目的:探究护理干预对老年肾内科患者安全护理的影响。方法:将我院2014年8月至2015年3月肾内科收治的60例老年患者随机分为研究组和对照组,各30例,分别给予针对性护理干预和常
电力营销工作因为对供电企业的经济效益和发展壮大有着非常重大的影响,因此其日益受到供电企业的重视。供电企业的生产经营活动不仅要适应市场经济发展,同时还要能够更好地促
<正>《普通高中历史课程标准(2017年版)》明确将历史学科核心素养界定为:"学生在学习历史过程中逐步形成的具有历史学科特征的必备品格和关键能力……包括唯物史观、时空观念
21世纪,电力企业的发展离不开电力营销工作的有效开展。为了进一步提高电力营销的品质,电力系统要适应市场环境,投入市场竞争。为了做好电力营销工作,必须以提供优质的电能和
<正>小儿反复呼吸道感染属于儿科常见病,好发于2~6岁,因其反复发病,病程迁延难愈,且易并发肺炎、哮喘、心肌炎、肾病等[1]。陈辉清主任医师从事儿科临床工作近五十载,学验俱
笔者采用双黄连注射液(黑龙江珍宝岛制药有限公司生产)治疗呼吸道感染60例,并与青霉素治疗组56例作对照,取得满意疗效,报告如下。1临床资料本组共116例,随机分为双黄连注射液组(治疗组)与青霉