SRAM-FPGA抗单粒子翻转方法和预估

为解决卫星通信系统中赛灵思公司的静态随机存储器型现场可编程门阵列(Xilinx SRAMFPGA)单粒子翻转问题,提出了一种占用硬件资源少,可靠度高的抗单粒子方法．该方法使用爱特公司的现场可编程门阵列作为检测芯片,可编程只读存储器芯片存储屏蔽位文件,通过联合测试工作组模式回读Xilinx FPGA配置文件并进行校验,发现出错则重新加载配置文件,消除单粒子翻转影响．该方法已成功在轨应用于某卫星通信系统．为计算卫星通信系统的可靠度,提出使用品质因数方法预估静态随机存储器型现场可编程门阵列单粒子翻转率,并与在轨实测数据进行比较,证明使用该方法的正确性,同时计算出实际飞行轨道的单粒子翻转率系数,为其他静态随机存储器型现场可编程门阵列、存储器等芯片的单粒子翻转率预估提供数据支撑,为我国卫星通信系统可靠性研究与设计提供参考．     

进位反馈移位寄存器的状态图

进位反馈移位寄存器（ＦＣＳＲ）的状态图是ＦＣＳＲ及其序列理论中一个尚未解决的基础性问题,文中证明了连接数为ｑ的ＦＣＳＲ的周期状态个数为ｑ＋１及状态图中存在一个达到最大可能长为ｏｒｄｑ（２）的圈,同时给出了一个求全部圈的算法。     

基于版图设计的DICE触发器单粒子翻转加固技术

D触发器是时序逻辑电路的基础,随着集成电路工艺尺寸进入纳米级,单粒子多节点翻转(single event multiple upset, SEMU)现象趋于严重,双互锁存单元(dual interlocked storage cell, DICE)触发器加固设计方法的抗单粒子翻转(single event upset, SEU)能力已不能满足宇航需求。基于纳米工艺下D触发器的SEU加固技术以及DICE结构的翻转机理,兼顾电路性能、面积和功耗等资源开销,提出了一种以DICE电路结构为基础的版图级抗SEU触发器设计方法,并采用商用65 nm工艺实现了一款抗SEU的D触发器设计,其面积仅为商用结构触发器的1.8倍。电路功能及辐照性能仿真表明,该触发器的建立时间和传输延迟与商用结构触发器相当,在线性传输能(linear energy transfer, LET)阈值大约为37 MeV·cm²/mg的Ge离子轰击下没有发生SEU,触发器电路的性能和抗单粒子软错误能力表现优秀。在抗辐照专用集成电路设计中,极大节省了由加固D触发器电路所带来的面积、布线资源和时序开销。     

MOSFET单粒子翻转效应的二维数值模拟

用MEDICI二维模拟软件对MOSFET的单粒子翻转现象进行了计算，力图从理论上建立分析器件单粒子翻转的可靠手段，通过输入不同粒子的线性能量传输值，得到了某一结构器件的翻转概率与线性能量传输值的关系曲线，分析了不同结构参数的变化对单粒子翻转的影响，模拟得到的结果与电荷漏斗模型相吻合，表明所建立的物理模型的正确性。     

一种基于移位寄存器的文本水印算法

首先根据线性反馈移位寄存器的性质,设计了一种水印信息模型;然后兮祈文本数据编码及中英文文本的特点,基于空格和标点替换将水印信息模型生成的信息嵌入到宿主文本中,嵌入过程不改变文本中的文字内容,不增加宿主文本占用的存储空闻,充分维护原创。面对删除、替换、增添、格式攻击时,具有较高曲稳健性;分别对中英文文档进行试验,实验结果表明了该算法的有效性。     

线性移位寄存器的既约联接多项式的计数

本文利用 n 次既约联接多项式的分类及其计数,解决2元 n 级线性移位寄存器产生相同周期序列的既约联接多项式的个数,并找出既约联接多项式。     

应用移位寄存器对开关量控制的编程方法

本文论述了应用可编程序控制器（ＰＬＣ）的移位寄存器对开关量控制系统的编程方法。提出了主工步序列，附加工步序列的概念，并将其沿时间轴展开，然后根据各工步变换的约束条件，对控制系统予以编程。     

容忍单粒子多节点翻转的三模互锁加固锁存器

为了能够容忍单粒子多节点翻转,提出了一种新颖的三模互锁加固锁存器。该锁存器使用具有过滤功能的代码字状态保存单元（CWSP）构成三模互锁结构,并在锁存器末端使用CWSP单元实现对单粒子多节点翻转的容错。HSPICE仿真结果表明,相比于三模冗余（TMR）锁存器,该锁存器功耗延迟积（PDP）下降了58.93%;相比于容忍多节点翻转的DNCS-SEU锁存器,该锁存器的功耗延迟积下降了41.56%。同时该锁存器具有较低的工艺偏差敏感性。     

一种改进的基于移位寄存器的流密码算法

介绍了目前流密码算法中基于移位寄存器技术的字符加解密算法,并分析了该算法的优点与缺陷.并提出了一种新的基于多移位寄存器互扰动的字符加解密算法的改进方法,该方法弥补了之前算法的缺陷,有效地提高了算法的安全性.     

一种改进的基于时钟沿的单粒子翻转自检纠错方法

通过将数据与时钟的转变沿进行对比,检验其是否同步,设计了一种改进的基于时钟沿的单粒子翻转自检纠错电路结构,来实现数据翻转错误的检测和纠正。该电路在保持原有电路优点的同时,克服了原电路的不足,既可完成上升沿和下跳沿错误检测,又可以同时实现多位SEU错误的检测纠正。仿真和实际应用均表明,所提出的改进电路是一个有实用价值的检错纠错电路。     

一种自主恢复的高可靠存储控制器设计

单粒子效应是星载计算机工作异常和故障的重要诱因之一,国内外多颗卫星遭受到单粒子效应的危害,已造成巨大的经济损失。提出了一种片上自主恢复存储控制器结构,将EDAC技术集成在片内存储器控制器中,通过EDAC电路检测片外存储器中的数据错误,再通过自动回写机制更新片外存储器,便能保持存储器中数据的正确性。与传统的星载计算机存储器系统设计方案相比,使处理器干预主存储器纠错的频度大幅减少。集成的片上存储控制器也减少了星载计算机系统设计的负担。     

高可靠电子器件的低成本涂料

目前 ,军用或航空航天用电子设备的高可靠电子器件 ,都使用高成本密封包装防止器件失效或性能降低。随着电子系统进一步小型化 ,设计者和制造者都需要更小、更便宜的包装方法。有机聚合物有可能成为密封包装的低成本替代品。不过 ,大多数有机聚合物在极端的温度和湿度情况下 ,不能提供足够的防护。为了使广泛用于消费、汽车、军事、航空航天以及光计算领域的电子器件进一步微小型化 ,美国微电子与计算机技术公司 (ＭＣＣ ,ｍｃｃ ｃｏｍ)最近开始了低成本包装解决方案的研究。这个解决方案使用专用含氟聚合物涂料 (ＳＦＣ)作为裸模包装和光…     

基于TSC695F的高可靠航天相机控制器设计

针对传统相机控制器已无法满足航天相机更多的任务需求和更高的可靠性要求,本文根据某实际型号项目应用背景提出了一种以TSC695F为核心处理器,FPGA辅助其进行功能及外围接口扩展的新型高可靠航天相机控制器设计方案,并详细阐述了系统的组成和软硬件设计。结合航天光学相机模拟在轨飞行测试平台进行的大量测试,结果表明,本相机控制器在硬件设计简化和程序映像组织优化的同时工作稳定、可靠,为新一代航天相机控制器设计提供了新的思路。     

一种先进CMOS工艺下抗单粒子瞬态加固的与非门

先进纳米集成电路工艺的发展使得微电子器件翻转的阈值电荷不断降低,导致数字电路中由单粒子效应引起的软错误率增加。为加强集成电路中标准单元的抗辐射特性,本文提出了一种抗单粒子瞬态(single-event transient, SET)加固的与非门结构。在三阱工艺下,通过将下拉网络中每一个NMOS管的衬底和源极各自短接,便有效地提高了与非门抗辐射性能,而且随着输入端数目的增加,本文提出的与非门加固效果更加明显。利用Sentaurus TCAD软件的混合仿真模式进行粒子入射仿真实验,对于与输出节点相连的NMOS管采用经过工艺校准的三维物理模型,其他MOS管采用工艺厂商提供的Spice模型。结果显示：在40 nm工艺下,当入射粒子线性能量传输(linear energy transfer, LET)值为10 MeV·cm²/mg时,本文提出的2输入与非门能够在3种输入的情况下降低输出电压扰动幅度。其中在N₂管关闭的输入模式下,达到了对单粒子入射免疫的效果;对于3输入与非门,即使在“最坏”输入的情况下,也能使输出电压翻转幅度降低85.4%。因此,本文提...     

任意值触发器电路与寄存器的设计

采用自己研究出来的四值TTL门电路,设计出了四值RS触发器、D触发器和JK触发器.这些触发器可以用于构成四值时序电路,如计算机中的四值计数器、寄存器和存贮器等逻辑器件.     

轻量级现场纠正的错误消除寄存器设计

针对时序错误实时检测和纠正技术中存在的检错成本和纠错性能问题,提出一种基于轻量级现场纠错技术的错误消除寄存器.错误消除寄存器采用自带的内部虚拟节点作为错误检测点,以无额外成本的方式实现时序错误的实时检测;基于观测到的高低电平信息,直接在寄存器内部进行错误纠正,通过仅增加4个额外晶体管的代价,完成即时的现场纠错.错误消除寄存器没有使用复杂的外置翻转探测电路进行错误检测,并且也没有使用额外的存储单元用于错误纠正,因此引入的额外面积和额外功耗极低.为评估错误消除寄存器的时序容错能力和电路效率提升能力,在中芯国际40nm工艺下将该寄存器集成到商用嵌入式处理器CK802中进行实验.实验结果表明,错误消除寄存器大幅度降低了容错处理器的面积成本和性能损失,相比现有技术,在同电压下有10.9%的性能提升,在同性能下有17.7%的功耗优化.     

基于贴片电阻焊点失效机理分析的高可靠贴装电阻器设计

通过对贴片电阻焊点失效机理的分析,设计了一款高可靠精密贴装电阻器,解决了焊点失效带来的整机可靠性下降的问题,具备高精度、低温度系数、高机械强度、高耐湿等特性。可广泛应用于航天、航空、车载等高温差、高湿度、高机械应力等极端工况领域。     

VXI总线寄存器基器件接口电路的设计

在介绍VXI总线寄存器基器件的接口原理基础上，提出了用地址修改码再寻址的方法，实现地址寻址方式，数据传输方式自适应切换．以数字I／O模块为例，叙述用可编程芯片实现接口电路的思路及电路调试过程．