近年来,FPGA呈现出迅猛发展的态势,广泛应用于航天、航空、金融等国防、民生领域。然而由于自身构造的原因,使其极容易在各种复杂的环境中发生故障,因此这些领域的专用计算机都会配有相应的容错系统。而为了验证这些系统的可靠性与容错性,则需要专门的故障注入工具进行精确而实时的在线注入。这便是本文研究的重点。本文针对当前主流的SRAM型FPGA进行了简单的分析,指出了其容易发生的单粒子翻转软错误与单粒子闩锁的硬错误。将FPGA系统划分为已知源码的白盒目标系统与未知源码的黑盒目标系统。针对前者,通过分析当前主流的代码修改技术,决定采用支持突变技术的分支语句修改策略,借助硬件描述语言,将故障从门级传播到I/O管脚。针对黑盒目标系统,先简要分析了传统硬件及各种总线故障注入的优缺点,然后针对1553B总线,介绍了其总线的特性,并基于这些特性提出了接口模拟的故障注入方案,主要包括硬件接口与协议接口,利用FPGA在总线传播过程中引入故障。本文依据这两种技术,均开发了一套故障注入工具。支持注入固定0、固定1、翻转等故障类型。在FPGA内部,支持最多16个信号的故障叠加与触发;在1553B总线传播过程中,支持注入位置包括同步头、奇偶校验位、数据位,并可同时对数据字、命令字、状态字进行注入。最后本文使用设计的故障注入工具,验证了控制系统与总线的容错性能,成功注入了故障。得出结论:针对不同的FPGA系统,无论是在系统内部添加注入单元还是在模拟接口处修改信号,均可实现故障的注入。