SEU故障注入及检测修复的研究与设计

admin · 发表于 2022-9-20 15:15:44

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雅宝题库解析：
基于SRAM结构的FPGA架构因其速度快、具有可重复编程能力，越来越多地应用于航空航天领域。然而，由于基于SRAM的FPGA在空间辐射工作环境下易受单粒子翻转（Single Event Upset，SEU）的影响，容易引起芯片内部存储单元内容改变，可能导致计算结果错误、程序执行序列故障，从而造成系统故障或任务的失败，故研究提高空间辐射环境下FPGA的SEU故障缓解修复能力具有相当吸引力。本文研究了SEU故障的发生机理及发生环境，通过比较常用故障注入技术和单粒子翻转解决方案，结合对FPGA配置信息格式及芯片敏感区域定位的研究，给出了一种基于动态重配置的SEU故障注入及检测修复技术方案。该技术利用Virtex系列FPGA芯片支持的部分动态重配置功能，不需要增加额外的硬件资源，就可以实现在实验室环境下模拟SEU故障的发生，完成对FPGA芯片的故障注入。相对于辐照实验，可有效控制SEU故障在芯片中发生的区域、规模和频率，并有效降低了测试验证系统可靠性的成本；同时，利用芯片支持的回读检测功能，实现了对芯片的敏感区域定位及SEU故障检测修复设计，由于所有的检测修复操作均在硬件上实现，故通过代码更新就可以方便的进行系统升级。本文对SEU故障注入及检测修复系统的硬件设计，算法实现及验证软件设计进行了详细的描述，并给出了验证结果。通过对系统的调试及验证，实现了在不打断FPGA芯片正常逻辑运行的情况下，完成对其SEU故障注入及检测修复的设计。

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