基于FPGA芯片的抗单粒子翻转的动态刷新技术研究

在分析FPGA空间单粒子效应的基础上,为了实现星载电子设备运行的稳定性,研究FPGA的动态刷新原理,介绍了几种抗单粒子翻转方法,根据位流文件设计出用于动态刷新的指令并通过实例验证。通过FPGA定期从PROM中读取用户配置信息,动态刷新内部配置信息,从而减少FPGA配置存储器发生单粒子翻转的概率,提高星载电子设备运行的可靠性。     

FPGA刷新控制电路测试方法的研究

SRAM型现场可编程门阵列（FPGA）电路信号处理性能强大,在航天器中应用非常广泛。但SRAM型FPGA的逻辑单元在存在大量宇宙射线和高能粒子的空间环境中容易发生单元翻转现象,导致器件逻辑功能异常。通过刷新控制电路对FPGA的逻辑功能持续刷新,是当下解决单元翻转问题的通用方法。为了满足抗单粒子翻转的系统需求,FPGA刷新控制电路本身的抗单粒子翻转性能也需要通过一定的试验方法进行充分验证。设计了1种辐照试验测试方法,对FPGA刷新控制电路进行了辐照测试,通过该辐照方法系统地验证了该电路的抗单粒子翻转性能。     

宇航用VIRTEX5系列FPGA的动态刷新方法及实现

SRAM型FPGA在宇航领域有广泛的应用,为解决FPGA在空间环境中的单粒子翻转问题,增强设计的可靠性,本文给出了一种低成本的抗辐照解决方案。该方案从外置高可靠存储器中读取配置数据,通过定时刷新结合三模冗余的方式消除单粒子影响,提高了系统的鲁棒性。     

基于FPGA定时刷新控制单元的应用技术研究

SRAM型FPGA在航天领域有着广泛的应用,为解决FPGA在宇宙环境中单粒子翻转的问题,适应空间应用需求,给出了一种低成本抗辐照解决方案,对耐辐射FPGA器件进行抗单粒子翻转加固设计。该方案兼容多种型号FPGA芯片,从3片SPI FLASH中读取配置数据,通过串行接口配置FPGA,并在配置完成后按照设定时间周期性刷新芯片,可以满足航天领域对抗辐照型FPGA的使用需求。     

Virtex FPGA抗单粒子翻转技术

SRAM型FPGA开发过程灵活,在航天领域有广泛的应用,但该系列FPGA易发生单粒子翻转事件,导致功能中断或信息丢失。配置刷新结合三模冗余能有效抑制单粒子翻转带来的影响。在详细讨论了配置刷新+三模冗余的基础上,提出了FPGA自主刷新+三模冗余的解决方案,保证FPGA抗单粒子性能的基础上提高了系统的资源利用率,经注错试验验证了方案可行性。     

单粒子翻转效应的FPGA模拟技术

随着半导体工艺节点遵循摩尔定律逐渐缩小,空间环境中辐射诱发的单粒子效应(Single Event Effect,SEE)对集成电路造成的影响却在不断增加.单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)效应是最为普遍的单粒子效应,表现为电路存储单元和时序逻辑中的逻辑位翻转,在集成电路中常采用故障注入技术来模拟...     

SRAM型FPGA单粒子翻转模拟系统研究

SRAM型FPGA在空间辐照环境下,容易受到单粒子效应的影响,导致FPGA存储单元发生位翻转,翻转达到一定程度会导致功能错误。为了评估FPGA对单粒子效应的敏感程度和提高FPGA抗单粒子的可靠性,对实现故障注入的关键技术进行了研究,对现有技术进行分析,设计了单粒子翻转效应敏感位测试系统,利用SRAM型FPGA部分重配置特性,采用修改FPGA配置区数据位来模拟故障的方法,加速了系统的失效过程,实现对单粒子翻转敏感位的检测和统计,并通过实验进行验证,结果表明:设计合理可行,实现方式灵活,成本低,为SRAM型FPGA抗单粒子容错设计提供了有利支持。     

SRAM型FPGA单粒子翻转测试及加固技术研究

SRAM型FPGA空间应用日益增多,只有针对其特点设计相应的单粒子试验的测试程序才能系统、准确地获取该类芯片的单粒子翻转特性,为抗辐射加固设计提供依据.阐述了单粒子翻转的静态和动态的测试方法.静态测试包括硬件设计和配置位回读程序的设计;动态测试主要针对CLB(配置逻辑单元)和BRAM(块存储器)两部分进行了相应的软件测...     

一种用刷新技术实现SRAM抗SEU错误累积的方法

为了防止空间应用SRAM出现SEU错误累积,提出了一种优化的读→校验→回写刷新机制.该机制实时监测处理器状态,当处理器对外部主存进行读操作时,由存储器控制器自主地(即不需处理器干预)对读操作的存储单元进行刷新操作;当处理器进行访问外部主存以外的其他操作时,由存储器控制器自主的对所有的存储单元进行遍历式刷新操作,该机制可以避免长时间未被读的存储单元发生SEU错误的累积,保证SRAM单元中发生错误的比特位数小于校验码的纠检错能力.最后,通过向SRAM随机注错的方法对本机制的存储器控制器进行验证,结果表明存储器控制器满足设计要求.     

Virtex-Ⅱ系列FPGA的回读与部分重配置

介绍了基于SRAM的Virtex-Ⅱ系列FPGA试验样板的系统功能,实现了对XQ2V3000FPGA的回读与部分重配置,并给出了JTAG接口下的时序,最后分析了试验的结果。结果表明,FPGA回读可以有效地检测FPGA是否发生了单粒子翻转,而部分重配置可以有效地降低FPGA发生翻转的累积效应,并修复系统功能。     

TMR+Scrubbing SRAM加固型FPGA辐照实验研究

针对卫星平台和载荷对大规模集成电路的依赖性越来越强,尤其是SRAM型FPGA。作为信号处理核心器件,FPGA的单粒子效应备受关注。文中研究了三模冗余和动态刷新两种加固方法,并进行重粒子试验验证,采用不同能量的粒子以对照实验的方式验证了加固方法的有效性,试验结果显示,文中设计的加固方法可以提高抗单粒子性能2倍以上。     

基于FPGA高速并行采样技术的研究

介绍一种基于四通道ADC的高速交错采样设计方法以及在FPGA平台上的实现。着重阐述四通道高速采样时钟的设计与实现、高速数据的同步接收以及采样数据的校正算法。实验及仿真结果表明,同步数据采集的结构设计和预处理算法,能良好抑制并行ADC输出信号因相位偏移、时钟抖动等造成的失配误差。     

流水线技术在基于FPGA的DSP运算中的应用研究

流水线技术是FPGA设计速度优化的有效方法之一。通过不同流水线级数和不同位宽的加法器和乘法器综合数据的对比,说明在用FPGA实现数字信号处理硬件化运算中流水线技术的有效性和选择方法。对流水线应用中设计方法的选择、流水线首次延时和寄存器触发时间、嵌入式存储器块的使用、控制流水线和数据流水线的划分等需要注意的关键问题进行了简要分析。     

基于FPGA平台的紫外通信系统的解调技术的研究

提出了一种用FPGA解调来提高紫外通信系统的传输速率的方法;采用FPGA设计解调电路,很好地处理了2FSK信号的过渡带问题,使传输的信息经调制后能正确解调;在传输速率为9.6 kbit/s时,误码率仅为0.001%,数据速率已经达到了国际先进水平.     

基于FPGA的紫外光调制技术研究

为了提高紫外光通信系统的光功率利用率和降低该系统的误码率,提出了利用PPM和CRC码对紫外光通信系统进行研究的方法。主要是研究PPM调制和CRC码编码关键技术,包括PPM实现的方式、CRC算法的硬件实现、异步时钟域数据处理等。测试结果表明,设计的系统在数据传输速率为9.6 Kb／s时,采用CRC反馈重发纠错模式,可以使误码率可以降低到10-6,实现PPM和CRC码在紫外通信系统中的应用。     

用FPGA实现旋转式显示屏技术的研究

对旋转式发光二极管显示屏的时空分割原理和总体设计方案做了简单的阐述,重点介绍了用FPGA设计的旋转式显示屏的电子线路及显示部分中各部分的功能和工作原理,以及将视频信号转换为发光二极管显示的过程。针对旋转式显示屏高速旋转、传输数据量大、速度高的特点,设计了基于FPGA的显示控制器,用FPGA控制发光二极管各管的显示灰度,实现了旋转式发光二极管显示屏的256级灰度显示。实验结果证明该方法制造的旋转式显示屏能正确显示传送的信息内容,该系统可以节省大量的发光二极管,造价低,是一种廉价、高效的新技术产品。     

基于FPGA的高速误码插入技术分析

随机误码插入技术用于数字网传输损伤模拟系统,以模拟信号在信道中的误码损伤。提出了当前误码损伤模拟设备存在处理速度慢、效率不高的问题,针对此问题分析了基于FPGA的误码插入常规方法。在此基础上提出了一种新型的高速并行误码插入方案,该方案采用线性反馈移位寄存器构造多路随机数发生器,同时保证误码图案的等效性,实现了对信号的并行处理。进行了测试,结果符合指标要求,性能良好,便于实现。     

基于FPGA平台紫外通信系统的调制技术研究

基于紫外通信系统平台对应用于移动通信和光移动通信的调制方式开关键控(OOK)、脉冲位置键控(PPM),以及新兴的差分脉冲位置键控(DPPM),数字脉冲间隔调制(DPIM)进行了性能仿真,以OOK为基准,比较了四种调制方式的平均发射功率和需求带宽参数;同时对OOK、PPM和DPPM的调制解调方式进行改进和实现,无需进行字...