SRAM型FPGA的单粒子软错误是影响航天电子系统可靠性的关键因素之一。在辐射环境下,FPGA器件中的大量SRAM配置单元极易发生单粒子翻转(Single Event Upsets,SEU),导致电路结构发生变化,从而引起电路输出错误。因此FPGA器件的软错误缓解技术具有重要的研究意义和应用价值。配置单元刷新技术作为一种常用的软错误缓解技术,通过将正确的配置信息反复写入FPGA来修复配置单元的软错误,避免错误的累积。但是传统的配置刷新技术普遍存在一个问题,即对所有的配置单元均采用同一频度进行刷新,忽略了不同配置单元的关键程度,导致刷新器不能实施有针对性的刷新,刷新效果存在提升空间。本文针对这一问题,在软错误量化分析模型基础上,提出了一种基于配置关键度的多频度刷新技术。该技术以软错误传播至输出的延时作为关键度指标,通过调整不同配置帧的刷新频度来改变刷新器检测到软错误的所需时长,使得尽可能多的软错误能够在传播至电路输出之前被修复,从而提高刷新的针对性,有效减少电路的软错误。为了实现这一目标,本文提出并设计了一套基于多频度刷新技术的流程、算法和硬件设计:首先通过故障注入实验获得实际关键度参数,然后利用SEU量化分析模型和多频度刷新生成算法计算出各配置帧的最优刷新频度,并在标准配置接口硬件的基础上,通过多频度刷新硬件在线生成最优的刷新地址序列,实现对不同配置帧软错误的有效防护。基于该技术,本文以Xilinx Kintex-7系列FPGA为目标器件,实现了上述多频度刷新的流程、算法和硬件。本文同时搭建了故障注入测试平台,对开源的知识产权核进行了随机故障注入实验,并通过多频度刷新防护前后的错误率对比进行评估。实验结果表明,本文提出的多频度刷新技术相比于无刷新防护,平均减少了48%的软错误,较传统均匀频度刷新有18%的效果提升。同时,多频度刷新器的硬件资源开销可以控制在FPGA总资源的1%以内,实现了较低开销下提高刷新器性能利用率和降低错误率的目的。