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基于SRAM结构的FPGA(SRAM-based FPGA),自从问世以来一直不断向大规模,高密度,低功耗方面发展,已达到Virtex-7系列的千万门规模,凭借这些优势,SRAM型FPGA在星载设备方面备受人们关注;但其FPGA的逻辑门电路都是动态加载到SRAM中,其中配置位占FPGA存储单元的比重在99%以上;在辐射环境下,相比于ASIC、基于反熔丝结构的FPGA等,SRAM型FPGA更容易受到单粒子效应,尤其是单粒子翻转效应(single-event upset,SEU)的影响。如何提高设备的抗单粒子翻转可靠性已经成为SRAM-based FPGA系统设计时必须重点考虑的问题。本文通过对常见防护方法的防护效果、代价进行建模、理论分析、数据分析,进而期望为工程实践中防护方法的选择提供参考。主要工作分为如下三个方面:1、将空间高能粒子对器件辐射抽象为泊松过程,在此基础上对常用的抗单粒子翻转防护方法:三模冗余防护方法、周期刷新防护方法以及汉明码防护方法,在理论上推导分析,并对防护前、后抗单粒子翻转可靠性进行定性对比分析。2、针对整个FPGA工程采用某种单一的防护方法进行防护,代价过大,于是对其按照一定规则划分为可以独立综合映射模块,分析各个模块的抗单粒子翻转可靠性,对易出错模块进行防护,以达到用最小的代价换取性能最大限度提升。所以,对FPGA工程按照一定规则划分为模块,针对于模块实现以下5种防护方法:基于模块的三模冗余防护方法;以牺牲速度为代价提高可靠性的基于模块的时间冗余防护方法;等时间间隔对FPGA重新擦写的周期刷新防护方法;将周期刷新和三模冗余结合在一起提升可靠性的基于模块刷新三模冗余防护方法;针对于BRAM进行防护的汉明码防护方法。3、对这些防护方法进行性能方面定量分析,结合FPGA的特性,从面积、速度、功耗三方面分析防护带来的代价。分析XC4VSX55型FPGA实验数据,与理论模型预估结果基本一致。可以为工程应用中防护方法的选择提供参考。