基于循环校验的机载sram型存储单元单粒子翻转加固设计研究

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1、硕士学位论文基于循环校验的机载SRAM型存储单元单粒子翻转加固设计研究研究生姓名：姜承翔导师姓名：王鹏2015年5月14日分类号：TP274密级：公开UDC：621.39学号：1209007中国民航大学硕士学位论文基于循环校验的机载SRAM型存储单元单粒子翻转加固设计研究研究生姓名：姜承翔导师姓名：王鹏申请学位类别：工学硕士学科专业名称：安全技术及工程所在院系：安全科学与工程学院论文答辩日期：2015年4月30日2015年5月14日CRC-basedSEUReinforcementDesignofSRAM-typeChipinAircraftADis

2、sertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYJIANGCheng-xiangSupervisedbyWANGPengCollegeofSafetyScience&EngineeringCivilAviationUniversityofChinaMay2015中国民航大学硕士学位论文摘要如今，飞行器中静态随机存储器（SRAM，StaticRandomAccessMemory）型芯片已成为机载电子设备不可或缺的重要组成部分

3、。然而以SRAM为基本构造的存储单元极易发生单粒子效应引起的软错误，其中对单粒子翻转（SEU，SingleEventUpset）尤为敏感。近年来，随着SRAM型芯片体积越来越小以及存储量越来越大使得其对单粒子效应越来越敏感。通过软硬件技术相结合降低航空电子系统关键部分对单粒子翻转的敏感度，这对于飞机的飞行安全变得至关重要。本文针对航空电子中对单粒子翻转的检测及加固需求，设计了针对SRAM型存储单元的单粒子翻转失效检测、加固电路以及故障注入系统。对基于SRAM存储单元的数据传输系统，我们采用循环冗余校验（CRC，CyclicRedundancyChec

4、k）算法对电路进行了加固设计。并通过所搭建的硬件电路对存储单元进行故障注入模拟单粒子翻转对SRAM型存储单元产生的影响。系统对存储芯片的所有存储单元进行遍历测试，判定加固后存储单元是否能够检测到翻转故障且自动纠错，并记录错误发生的存储空间地址。测试结果表明，本文设计的检测、加固电路可以实现对单位单粒子翻转的检测及纠正，并且可以对多位翻转进行报错。经过对数据进行分析表明，此加固设计提高了SRAM型存储单元抗单粒子翻转的性能。该研究旨在保障机载电子系统的可靠性，将潜在的风险和损失降到最低，对提高机载电子系统单粒子翻转防护能力提供了一种便捷有效的解决途径。

5、关键词：单粒子翻转；循环冗余校验；SRAM型存储单元；现场可编程门阵列（FPGA）；故障注入I中国民航大学硕士学位论文AbstractNowadays,thechipbasedonstaticrandomaccessmemory(SRAM)inaircrafthasbecometheindispensablepartinavionicequipment.However,theSRAMtypememorycellcanbeaffectedbysingleeventupset(SEU).Inrecentyears,withthevolumeofchipg

6、etssmallerandthememoryspacegetslarger,thechipsbasedSRAMaremoreandmoresensitivetosingleeventupset.Therefore,reducingthesensitivityofSEUinkeyavionicssystembymeansofcombiningsoftandhardhardwaretechnologiesplayscrucialroletothesafetyoftheairplane.Throughtherequirementsofthedetectio

7、nandreinforcementofthesingleeventupsetinavionics,thispaperdesignedsystemincludefailuredetectiontoSEUinSRAMmemorycell,reinforcedcircuitandfaultinjection.FortransmissionsystembasedonSRAM-typestorageunit,reinforcedcircuitdesignedadoptsarithmeticofcyclicredundancycheck(CRC).Moreove

8、r,itsimulatedinfluenceofSEUtoSRAMmemorycellbymeansoffa