星载SRAM型FPGA可靠性快速评估技术

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1、2013年7月第39卷第7期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJuly2013V01．39No．7星载SRAM型FPGA可靠性快速评估技术赵磊王祖林周丽娜杨蓝(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要：空间辐射环境严重影响星载SRAM(StaticRandomAccessMemory)型FPGA(FieldProgrammableGateArray)的可靠性，提出了星载SRAM型FPGA可靠性快速验证评估方法．在传统故障注入验证的基础上，引入可靠性预评估技术

2、，在逻辑门级分析单粒子翻转对FPGA配置信息位的影响，同时对TMR(TripleModularRedundancy)冗余方式进行单粒子翻转关键位置评估．然后构成不同敏感级别的故障序列，最后根据应用需求选择不周故障序列进行故障注入从而有效快速评估系统可靠性．该方法与逐位翻转相比，能够在保证故障覆盖率的同时，有效地减少实验时间，提高实验效率．关键词：星载FPGA；故障注入；单粒子翻转；可靠性评估中图分类号：TP332．1文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)07-0863-06FastreliabilityevaluationforSRAM-baseds

3、paceborneFPGAsZhaoLeiWangZulinZhouLinaYangLan(SchoolofElectronicandInformationEngineering。BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Staticrandomaccessmemory(SRAM)一basedfieldprogrammablegatearrays(FPGAs)relia—bilityisseriouslyaffectedbyspaceradiation．Ane

4、wmethodforfastreliabilityevaluationofSRAM-basedFP-GAswasproposed．Basedontraditionalfaultinjectiontechnique，apre-evaluationwasintroducedtoanalyzetheeffectofsingleeventupsets(SEU)inlogicgate-levelandSEUsensitivebitsintriplemodularredundancy(TMR)．Then，thefaultsequencesofdifferentsensitive

5、levelwereformed．Finally，differentfaultsequenceswereselecteddependingontheapplicationneedsandinjectedintosystemforevaluatingreliability．Themeth—odcannotonlyreducetheexperimenttimesandimprovetheexperimentefficiencybutalsoensurethefaultcoverage·Keywords：spaeeborneFPGA；faultinjection；singl

6、eeventupset；reliabilityevaluation基于SRAM(StaticRandomAccessMemory)的FPGA(FieldProgrammableGateArray)对宇宙中的高能粒子十分敏感，极易诱发存储单元的信息翻转，无法直接应用于卫星等高可靠任务，近年来，出现了多种减缓单粒子翻转(SEU，SingleE—ventUpsets)技术用以提高空间环境应用的可靠性，总体而言，主要有两种策略，分别是基于重构的技术和基于冗余的技术¨。1．前者检测到SEU时，利用SRAM型FPGA的可重构特性进行重配置，进而提高可靠性，主要用于纠正错误¨。；

7、后者通过增加冗余信息进行比较判定来提高可靠性，用于掩盖错误"1．然而，各种SEU减缓技术都无法完全排除错误发生的可能，同时设计者也需要验证系统的可靠性达到了预期目标．因此，在应用于空间环境之前，有必要建立有效地容错评估机制来检验系统的可靠性，并辅助设计．目前，常用的容错机制验证方法有模型分析法、现场实验法和故障注入法¨1．模型分析法适用于系统的方案论证和设计阶段，只能实现概略评估；现场实验法采用重离子或高能质子等模拟收稿日期：2012-11-05；网络出版时间：2013-01-2309：48网络出版地址：WWW．cnki。net／kcms／detaiL／11．2