适用于空间环境下的FPGA容错与重构体系

FPGA极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性,被广泛地应用在各个领域。在空间环境中,FPGA容易受到SEU的影响而导致内部逻辑的紊乱,系统重构与故障恢复也比较困难。该文提出了一种在星载环境下,使用CPLD对FPGA进行基于错误诊断的容错体系结构设计,兼顾到了系统重构与故障恢复,在实验中取得了较好的效果。

基于Scrubbing的空间SRAM型FPGA抗单粒子翻转系统设计

基于SRAM工艺的FPGA在空间环境下容易受到单粒子翻转(Single Event Upsets,SEU)的影响而导致信息丢失或功能中断.在详细讨论三模冗余(Triple Modular Redundancy,TMR)和刷新(Scrubbing)的重要原理及实现细节的基础上,实现了一种高可靠性、TMR+Scrubbing+Reload的容错系统设计,用反熔丝型FPGA对SRAM型FPGA的配置数据进行毫秒级周期刷新,同时对两个FPGA均做TMR处理.该容错设计已实际应用于航天器电子系统,可为高可靠性电子系统设计提供参考.

SRAM型FPGA在线位流回读技术分析与实现

为及时检测出SRAM型FPGA在空间应用时受SEU影响而产生的翻转错误,保证数字系统的高可靠性应用要求,以Xilinx Virtex-II Pro FPGA为例,深入分析了FPGA的配置帧寻址及配置命令发送等配置细节,在此基础上设计并实现了基于内部ICAP接口的位流回读系统.测试结果表明,该系统可在不中断用户功能逻辑的前提下,正确回读FPGA配置内存的当前数据值,从而为及时检测并修复系统故障提供了保证.相比于采用SelectMAP等外部接口的位流回读系统,本系统可进一步节省资源,降低系统整体重量和体积.

1553B总线协议IP核设计与实现

介绍了自主知识产权的1553B总线IP核的系统结构、实现方法与容错设计.IP核使用Verilog语言设计,可在10万等效门以上的现场可编程逻辑芯片上实现.其他自行研制的1553B解决方案均建立在嵌入式处理器或DSP基础上,其协议芯片仅完成数据链路层功能.本IP核不但可进行数据链路层操作,而且一经配置即可完成大部分传输层工作,并具备内建自检测能力.在实验系统中可无缝替换Aeroflex/UTMC的UT1553BBCRTM商用芯片.