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《基于fpga的三模冗余容错技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2011年3月1日现代电子技术Mar.2011第34卷第5期ModernElectronicsTechniqueVol.34No.5基于FPGA的三模冗余容错技术研究张超,赵伟,刘峥(西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安710071)摘要:基于SRAM的FPGA对于空间粒子辐射非常敏感,很容易产生软故障,所以对基于FPGA的电子系统采取容错措施以防止此类故障的出现是非常重要的。三模冗余(TMR)方法以其实现的简单性和效果的可靠性而被广泛用于对单粒子翻转(SEU)进行容错处理。但传统TMR方法存在系统硬件资源消耗较多且功耗较大等问题
2、。总结了传统TMR方法存在的问题,分析了一些近年来出现的改进的TMR方法的优劣,针对其存在问题指出了改进策略,并展望了TMR技术的发展趋势。关键词:TMR;容错;FPGA;SEU;重构中图分类号:TN434文献标识码:A文章编号:1004373X(2011)05016705ResearchofTMRBasedFaultToleranceTechniquesBasedonFPGAZHANGChao,ZHAOWei,LIUZheng(StateKeyLaboratoryofRadarSignalProcessing,Xidian
3、University,Xian710071,China)Abstract:SRAMbasedFPGAareespeciallysusceptibletoradiationgeneratedbyspacialparticlesandareeasilytogetsofterror,soitisquiteimportanttoadoptameasureoffaulttolerancetomitigatethiskindoferrorinelectronicsystemsbasedonFPGA.Thetriplemodularredundancy(TMR)i
4、sawidelyusedfaulttolerancetechniqueforprotectingFPGAagainstsingleeventupset(SEU),becauseofitsstraightforwardimplementationandreliableresult.Unfortunately,thetraditionalTMRmethodhashighexpenseintermsofsystemhardwareresourcesandpowerconsumption.ThedefectsoftraditionalTMRmethodar
5、esummarized.ThemeritsanddisadvantagesofseveralnewstrategiestoameliorateTMRinrecentyearsareanalyzed.Thesolutionstosolvetheexistedproblemsareoffered.ThedevelopmenttendencyofTMRtechnologyispointedout.Keywords:TMR;faulttolerance;FPGA;SEU;reconfiguration术特别是部分可重构技术发展,出现了多种改进的0引言TMR技
6、术,它们都针对性地解决了传统TMR方法所基于SRAM的现场可编程门阵列(FieldProgram存在的问题,使得TMR技术得到发展。本文首先介绍mableGateArray,FPGA)对于带电粒子的辐射特别敏了传统TMR的原理,接着总结了其所存在的问题,然感,尤其是近年来高密度集成芯片的出现,电路容量增后对改进的TMR技术的优劣进行了全面的分析,最后大、操作电压降低使得它们在辐射环境下的可靠性降对TMR技术发展趋势进行了展望。[1]低。其中软故障是主要的故障,它是由粒子和PN结1常规TMR方法及存在的问题相互作用引起的一种暂态故障,软故障对在基于SRA
7、M的FPGA上实现的电路具有特别严重的影响。TMR的基本概念是用三个相同的模块分别实现由于三模冗余(TripleModularRedundancy,TMR)技相同的功能,最后在输出口通过一个多数表决器对数据术简单性以及高可靠性,它是一个被广泛使用的针对于进行选择以实现容错的目的。TMR的使用是建立在FPGA上的单粒子翻转(SingleEventUpset,SEU)的某一个时刻错误只出现在一个模块里的基础上,而实际容错技术。文献[23]中表明TMR大幅度提高了上,因为在不同的模块里同时出错的概率是比较低的,FPGA在SEU影响下的可靠性。尽管TMR能有效
8、提而且实现过程直接、简单,所以TMR是现在比较有效且被大量使用的一
