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静态随机存储(SRAM)型现场可编程逻辑门阵列(FPGA)工作在辐射环境时会产生单粒子翻转,采用加固方式可以修复或减缓这些现象导致的影响。高可靠性的反熔丝型FPGA作为监控单元,通过两种方式检测FPGA的工作过程。采用硬件实现BCH(31,21)码编码和译码,检测FPGA运行过程中部分关键变量是否出错并进行纠错;采用回读校验方式判断SRAM型FPGA的配置存储单元是否出错,通过部分重配置刷新方式,可修复高能粒子引起的软错误。
针对并行BCH译码器的特点,采用异或门实现有限域上常系数乘法,从而降低硬件复杂度。先计算6个错误位置多项式,再根据仿射多项式和格雷码理论,进行简单的逻辑运算得到余下的25个错误位置多项式,从而减少系统所占用的资源。在ISE软件上进行时序仿真,验证了该算法时间和空间的高效性。FPGA的配置文件中包含了配置寄存器的设置命令,ISE软件生成的与回读操作相关的MSK文件中包含了回读操作的相关命令,此文件也可用于校验回读数据。用Visual C++编写界面程序,CPLD与计算机并口连接,实现FPGA完整配置、部分重配置、回读数据和校验回读文件。
利用已公布的测试数据,建立系统的可靠性数学模型,分析选择不同刷新间隔时间时加固系统的可靠性。