FPGA軟錯(cuò)誤防護(hù)方法研究.pdf

1、基于SRAM結(jié)構(gòu)的FPGA(SRAM-based FPGA)，自從問(wèn)世以來(lái)一直不斷向大規(guī)模，高密度，低功耗方面發(fā)展，已達(dá)到Virtex-7系列的千萬(wàn)門規(guī)模，憑借這些優(yōu)勢(shì)，SRAM型FPGA在星載設(shè)備方面?zhèn)涫苋藗冴P(guān)注；但其FPGA的邏輯門電路都是動(dòng)態(tài)加載到SRAM中，其中配置位占FPGA存儲(chǔ)單元的比重在99％以上；在輻射環(huán)境下，相比于ASIC、基于反熔絲結(jié)構(gòu)的FPGA等，SRAM型FPGA更容易受到單粒子效應(yīng),尤其是單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)(sin

2、gle-event upset,SEU)的影響。如何提高設(shè)備的抗單粒子翻轉(zhuǎn)可靠性已經(jīng)成為SRAM-based FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。
　　本文通過(guò)對(duì)常見(jiàn)防護(hù)方法的防護(hù)效果、代價(jià)進(jìn)行建模、理論分析、數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而期望為工程實(shí)踐中防護(hù)方法的選擇提供參考。主要工作分為如下三個(gè)方面：
　　1、將空間高能粒子對(duì)器件輻射抽象為泊松過(guò)程，在此基礎(chǔ)上對(duì)常用的抗單粒子翻轉(zhuǎn)防護(hù)方法：三模冗余防護(hù)方法、周期刷新防護(hù)方法以及漢明碼防

3、護(hù)方法，在理論上推導(dǎo)分析，并對(duì)防護(hù)前、后抗單粒子翻轉(zhuǎn)可靠性進(jìn)行定性對(duì)比分析。
　　2、針對(duì)整個(gè)FPGA工程采用某種單一的防護(hù)方法進(jìn)行防護(hù)，代價(jià)過(guò)大，于是對(duì)其按照一定規(guī)則劃分為可以獨(dú)立綜合映射模塊，分析各個(gè)模塊的抗單粒子翻轉(zhuǎn)可靠性，對(duì)易出錯(cuò)模塊進(jìn)行防護(hù)，以達(dá)到用最小的代價(jià)換取性能最大限度提升。所以，對(duì)FPGA工程按照一定規(guī)則劃分為模塊，針對(duì)于模塊實(shí)現(xiàn)以下5種防護(hù)方法：基于模塊的三模冗余防護(hù)方法；以犧牲速度為代價(jià)提高可靠性的基于模塊的