随着基于SRAM的FPGA的集成度的提高,使得能够在较短的开发周期内实现复杂的电路。但是在对安全性有严格要求的应用领域,如航空,航天,基于SRAM的FPGA不能保证足够可靠。主要障碍在于在这种环境下面,FPGA对于辐射很敏感。国内外有很多关键应用都要求使用可靠性的技术,同时又要求使用FPGA实现系统设计,以达到节省体积,方便维护的目的。FPGA易受外界环境干扰,需要采用特殊的设计方法,以达到高可靠性和可测性的目的。现有的容错技术大部分是基于辐射加固器件和芯片级三模冗余的故障掩盖技术。辐射加固和三模冗余技术成本高,没有完全利用FPGA的可重构特性。采用具有动态重构技术的FPGA可以节省功耗,提高性能。动态重构计算系统可以实现在线诊断,故障容错和可靠性。可重构计算技术结合了生产标准化和应用定制化的特点,将是未来很长一段时间内计算机系统结构领域的发展方向。本论文研究的课题来源于863计划项目,本设计采用双模冗余和BIST测试的故障检测方法,使用FPGA内嵌处理器控制FPGA配置的动态自重构技术,实现了容错系统。具有可适用于多种类型电路,在线检测响应速度快,电路检测故障覆盖率高,自修复等特点。本文首先讨论了课题的研究背景和意义,易受干扰的FPGA结构,以及故障检测方法和故障恢复方法的发展现状和趋势,并介绍了动态重构技术原理,然后重点阐述了基于双冗余和BIST测试的故障检测方法,包括具有BIST功能的被测电路设计和电路控制模块设计。然后重点阐述了基于嵌入式处理器的FPGA动态自重构系统设计方法,包括系统硬件设计,片上系统的软件设计和动态自重构设计。最后进行了全文总结,并提出了一些设计上的改进意见。