基于静态随机存储器(SRAM)的现场可编程门阵列(FPGA)具有开发成本低、使用灵活、开发周期短等一系列优点,但是当高能粒子入射SRAM型FPGA时,将会电离产生电子空穴对,发生单粒子效应,轻则导致计算结构错误、程序执行序列错误等,重则甚至导致系统的崩溃。随着SRAM型FPGA在航空航天中的广泛应用,单粒子效应对其的影响越来越大,因此对FPGA单粒子效应的研究具有实际意义。一般情况下,在地面很难模拟出外太空的辐射环境,为了研究FPGA的单粒子效应,就需要建立FPGA的单粒子效应等效模型。本文主要研究了FPGA的单粒子效应中的单粒子瞬态效应和单粒子翻转效应,并分别搭建了SRAM型FPGA单粒子瞬态故障注入系统和单粒子翻转故障注入系统。对于单粒子瞬态故障注入系统,本文首先分析了FPGA中发生单粒子瞬态效应的故障形式,并对其造成的结果进行了分析,提出了单粒子瞬态效应的等效模型,根据单粒子瞬态脉冲的宽度达到皮秒级别的特点,设计了基于IDELAY2延迟单元的单粒子瞬态故障注入系统。在产生皮秒级别瞬态脉冲后,研究了不同门电路逻辑链对瞬态脉冲的影响,发现脉冲宽度的变化与门电路逻辑链是否产生相反逻辑有关,并且经过同一个门电路逻辑链,瞬态脉冲的类型对脉冲宽度也有影响。为了进一步研究瞬态脉冲传播的规律,本文将周期脉冲通过不同的门电路逻辑链,发现脉冲的频率没有发生变化,表明门电路逻辑链不影响周期信号的宽度。对于单粒子翻转故障注入系统,本文为了实现模拟FPGA中的单粒子翻转效应,在分析了FPGA单粒子翻转故障形式和软错误缓解控制器(SEM)核结构的基础上,研究了对FPGA内部配置存储器帧的配置位翻转方法,设计了监控接口垫片和状态显示模块,搭建了基于FPGA的单粒子翻转故障注入系统。在搭建好单粒子翻转的故障注入系统后,通过故障注入和回读验证得到了系统对配置存储器帧配置位改变的比例。在对软错误缓解控制器核进一步的研究后,本文提出了一种混合配置刷新方法,在通过故障注入系统的实验,结果表明此方法的有效性。