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SRAM型FPGA的SEU故障注入系统设计 被引量:2
1
作者 邓先坤 肖立伊 李家强 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2014年第3期134-137,共4页
在研究SRAM型FPGA配置存储器物理结构及配置结构的基础上,发现对FPGA配置文件中的帧数据进行0/1翻转可以实现配置存储器的人为翻转,从而来仿真FPGA的SEU效应.基于部分重构技术设计了一种针对SRAM型FPGA的SEU故障注入系统,通过ICAP来实... 在研究SRAM型FPGA配置存储器物理结构及配置结构的基础上,发现对FPGA配置文件中的帧数据进行0/1翻转可以实现配置存储器的人为翻转,从而来仿真FPGA的SEU效应.基于部分重构技术设计了一种针对SRAM型FPGA的SEU故障注入系统,通过ICAP来实现部分重构,不需要额外的硬件开销.故障注入系统在XUP XC2VP30开发板上实现,通过对三个FPGA典型设计进行SEU敏感性分析,验证了所设计系统的有效性,并验证了三模冗余的加固效果. 展开更多
关键词 fpga seu 故障注入 部分重构 ICAP
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AVAILABILITY MODEL FOR SELF TEST AND REPAIR IN FAULT TOLERANT FPGA-BASED SYSTEMS
2
作者 Shampa Chakraverty Anubhav Agarwal +1 位作者 Broteen Kundu Anil Kumar 《Journal of Electronics(China)》 2014年第4期271-283,共13页
Dynamically reconfigurable Field Programmable Gate Array(dr-FPGA) based electronic systems on board mission-critical systems are highly susceptible to radiation induced hazards that may lead to faults in the logic or ... Dynamically reconfigurable Field Programmable Gate Array(dr-FPGA) based electronic systems on board mission-critical systems are highly susceptible to radiation induced hazards that may lead to faults in the logic or in the configuration memory. The aim of our research is to characterize self-test and repair processes in Fault Tolerant(FT) dr-FPGA systems in the presence of environmental faults and explore their interrelationships. We develop a Continuous Time Markov Chain(CTMC) model that captures the high level fail-repair processes on a dr-FPGA with periodic online Built-In Self-Test(BIST) and scrubbing to detect and repair faults with minimum latency. Simulation results reveal that given an average fault interval of 36 s, an optimum self-test interval of 48.3 s drives the system to spend 13% of its time in self-tests, remain in safe working states for 76% of its time and face risky fault-prone states for only 7% of its time. Further, we demonstrate that a well-tuned repair strategy boosts overall system availability, minimizes the occurrence of unsafe states, and accommodates a larger range of fault rates within which the system availability remains stable within 10% of its maximum level. 展开更多
关键词 Dynamically reconfigurable Field Programmable Gate Array (dr-fpga Built-In Self-Test (BIST) fault tolerance (FT) Single Event Effects (SEEs) Continuous Time Markov Chain (CTMC) ScrubbingCLC number:TN47
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基于FPGA的三模冗余容错技术研究 被引量:18
3
作者 张超 赵伟 刘峥 《现代电子技术》 2011年第5期167-171,共5页
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。... 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。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。 展开更多
关键词 tmr 容错 fpga seu 重构
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基于Scrubbing的空间SRAM型FPGA抗单粒子翻转系统设计 被引量:12
4
作者 马寅 安军社 +1 位作者 王连国 孙伟 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期270-276,共7页
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... 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. 展开更多
关键词 单粒子翻转(seu) 三模冗余(tmr) 刷新(Scrubbing) fpga容错
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适用于空间环境下的FPGA容错与重构体系 被引量:7
5
作者 徐斌 王贞松 +1 位作者 陈冰冰 章立生 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期231-233,共3页
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... 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。 展开更多
关键词 空间环境 seu fpga容错 CPLD 重构
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TMR整体硬化技术及其在电控系统中的应用 被引量:6
6
作者 原亮 丁国良 +2 位作者 刘文冰 黄飞云 赵强 《计算机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第21期249-251,共3页
在对TMR的容错运行机制予以分析讨论的基础上,针对一种DC电机控制系统进行了基于FPGA芯片的“整体硬化”研究和具体实现。该方式既从原理上摆脱了传统的程序控制概念,消除了“程序跑飞”的隐患,又在结构上减少了因部分硬件单元的故障而... 在对TMR的容错运行机制予以分析讨论的基础上,针对一种DC电机控制系统进行了基于FPGA芯片的“整体硬化”研究和具体实现。该方式既从原理上摆脱了传统的程序控制概念,消除了“程序跑飞”的隐患,又在结构上减少了因部分硬件单元的故障而导致系统功能整体受损的可能。因此,整个系统在EMI测试环境下表现出了良好的抗干扰性能。 展开更多
关键词 tmr容错 嵌入式系统 fpga EMI
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基于FPGA的多传感器融合单元的设计研究 被引量:2
7
作者 唐承佩 冯国聪 +1 位作者 吕嘉昕 倪江群 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2611-2615,共5页
面向空间探测应用的电子系统设计对有效载荷温度采集值的可信度要求较高.首先分析了常用的静态TMR(Triple Modular Redundancy)模型的特点,并提出了一种改进方法;简要描述了传感变送部分电路设计,并着重阐述了基于FPGA的数据采集和表决... 面向空间探测应用的电子系统设计对有效载荷温度采集值的可信度要求较高.首先分析了常用的静态TMR(Triple Modular Redundancy)模型的特点,并提出了一种改进方法;简要描述了传感变送部分电路设计,并着重阐述了基于FPGA的数据采集和表决模块的硬件实现;最后结合测试数据证明了该数据融合单元设计实现的合理性和可靠性. 展开更多
关键词 数据容错 硅微条轨迹探测器热控制系统 三模冗余 自重构 现场可编程阵列
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基于FPGA的双CPU容错控制器设计 被引量:7
8
作者 李登静 范守文 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期238-240,共3页
基于冗余容错思想,设计基于现场可编程门阵列的双CPU容错控制器。该容错控制器在故障情况下可通过回溯重载进行故障判定和系统性能恢复,控制器控制律在传感器失效时能进行自我重构。仿真结果表明,该容错控制器通过冗余CPU的切换和控制... 基于冗余容错思想,设计基于现场可编程门阵列的双CPU容错控制器。该容错控制器在故障情况下可通过回溯重载进行故障判定和系统性能恢复,控制器控制律在传感器失效时能进行自我重构。仿真结果表明,该容错控制器通过冗余CPU的切换和控制律的重构实现了系统故障情况下的容错纠错功能。 展开更多
关键词 容错 重构 现场可编程门阵列
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SRAM型FPGA单粒子随机故障注入模拟与评估 被引量:3
9
作者 潘雄 邓威 +2 位作者 苑政国 李安琪 王磊 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2018年第7期23-27,共5页
在空间应用中,静态随机访问存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)电路会遭遇空间辐射环境单粒子效应(SEU)引起的逻辑位翻转错误.为了在设计过程中,快速对功能电路设计的容错防护能力进行评估,本文提出一种基于部分重配置技术的随机多... 在空间应用中,静态随机访问存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)电路会遭遇空间辐射环境单粒子效应(SEU)引起的逻辑位翻转错误.为了在设计过程中,快速对功能电路设计的容错防护能力进行评估,本文提出一种基于部分重配置技术的随机多位故障注入和统计评估的方法,可计算出动态翻转截面.并搭建了一个故障注入系统,以六路移位寄存器作为功能电路进行了多种参数组合(重复次数和注入位数)的随机故障注入试验.实验数据与传统方法数据进行对比,证明本文所述方法的可行和准确性. 展开更多
关键词 单粒子效应 故障注入 SRAM型fpga 部分重配置
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FPGA的空间容错技术研究 被引量:4
10
作者 裴志强 周刚 《微处理机》 2011年第6期18-20,共3页
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FP-GA的电子系统采取容错措施以防止此类故障的出现非常重要。通过对敏感电路使用三模冗余(TMR)方法并利用FPGA的动态可重构特性,可以有效的增强FPGA的抗单粒子性能... 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FP-GA的电子系统采取容错措施以防止此类故障的出现非常重要。通过对敏感电路使用三模冗余(TMR)方法并利用FPGA的动态可重构特性,可以有效的增强FPGA的抗单粒子性能,解决FPGA对因空间粒子辐射而形成的软故障。 展开更多
关键词 三模冗余(tmr) 容错 fpga重构
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一种基于FPGA位流回读与重配置的空间硬件容错方法 被引量:2
11
作者 龚健 杨孟飞 《空间控制技术与应用》 2012年第1期34-39,62,共7页
分析FPGA的配置数据帧格式以及整个器件中配置数据帧的类型和分布,在此基础上给出具体的位流回读故障检测方法和重配置容错方法,最后给出了实现该容错方法的一个实例.论文研究可为星上拟采用基于SRAM的FPGA的各分系统电路容错设计所借鉴.
关键词 容错 基于SRAM的fpga 空间应用 位流回读 重配置
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基于FPGA的数字电子系统容错机制的研究
12
作者 杨燕 黄宇平 《装备制造技术》 2011年第12期109-111,117,共4页
对基于FPGA的电子数字系统容错系统的实现结构和实现方法,作了深入分析,并对基于动态可重构的容错技术的发展趋势给出了展望。
关键词 fpga 数字电子系统 容错 动态可重构
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一种基于FPGA的容错嵌入式系统设计 被引量:1
13
作者 陈国林 章立生 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2005年第8期1916-1918,1922,共4页
在FPGA内部使用各种IP软核搭建了完整的嵌入式系统,实现了用三个MicroBlazeCPU软核进行表决的三模冗余容错方案。同时对μC/OS-II操作系统以及应用程序进行改进,在程序的内部加入了错误检测和校正(EDAC)、函数堆栈保护等容错功能。通过... 在FPGA内部使用各种IP软核搭建了完整的嵌入式系统,实现了用三个MicroBlazeCPU软核进行表决的三模冗余容错方案。同时对μC/OS-II操作系统以及应用程序进行改进,在程序的内部加入了错误检测和校正(EDAC)、函数堆栈保护等容错功能。通过实验证明,该系统减小了器件本身和内存模块受到的SEU(SingleEventUpset)影响。 展开更多
关键词 fpga seu 容错 三模冗余 错误检测和校正
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基于SRAM型FPGA的实时容错自修复系统设计方法 被引量:6
14
作者 徐伟杰 谢永乐 +1 位作者 彭礼彪 沈北辰 《电子技术应用》 2019年第7期50-55,共6页
为提高辐射环境中电子系统的可靠性,提出了一种基于SRAM型FPGA的实时容错自修复系统结构和设计方法。该设计方法采用粗粒度三模冗余结构和细粒度三模冗余结构对系统功能模块进行容错设计;将一种细粒度的故障检测单元嵌入到各冗余模块中... 为提高辐射环境中电子系统的可靠性,提出了一种基于SRAM型FPGA的实时容错自修复系统结构和设计方法。该设计方法采用粗粒度三模冗余结构和细粒度三模冗余结构对系统功能模块进行容错设计;将一种细粒度的故障检测单元嵌入到各冗余模块中对各冗余模块进行故障检测;结合动态部分重构技术可在不影响系统正常工作的前提下实现故障模块的在线修复。该设计结构于Xilinx Virtex^■-6FPGA中进行了设计实现,实验结果表明系统故障修复时间和可靠性得到显著提高。 展开更多
关键词 可靠性 故障容错 故障自修复 三模冗余 动态重构
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基于FPGA的双机容错仲裁器研究与设计 被引量:2
15
作者 郭林 张涛 +1 位作者 宋靖雁 孙睿 《微计算机信息》 2010年第14期113-115,共3页
仲裁器是双机容错系统的关键部分。本文首先分析仲裁器的功能结构,分析双机系统的故障类型和检测方法,然后在FPGA芯片上,采用片内三模冗余技术和少数表决器方法设计仲裁器,并进行部分重配置设计。解决仲裁器的单点故障和故障累积问题,... 仲裁器是双机容错系统的关键部分。本文首先分析仲裁器的功能结构,分析双机系统的故障类型和检测方法,然后在FPGA芯片上,采用片内三模冗余技术和少数表决器方法设计仲裁器,并进行部分重配置设计。解决仲裁器的单点故障和故障累积问题,实现高可靠性的仲裁器设计,并设计相关测试方法完成测试工作。 展开更多
关键词 fpga 双机容错 三模冗余 部分重配置
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基于定向故障注入的SRAM型FPGA单粒子翻转效应评估方法
16
作者 卢凌云 徐宇 +3 位作者 李悦 李天文 蔡刚 杨海钢 《微电子学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期135-140,共6页
介绍了一种基于定向故障注入的SRAM型FPGA单粒子翻转效应评估方法。借助XDL工具,该方法解析了Virtex-4SX55型FPGA的帧地址与物理资源之间的对应关系;将电路网表中的资源按模块分组,利用部分重构技术分别对电路整体及各分组相关的配置帧... 介绍了一种基于定向故障注入的SRAM型FPGA单粒子翻转效应评估方法。借助XDL工具,该方法解析了Virtex-4SX55型FPGA的帧地址与物理资源之间的对应关系;将电路网表中的资源按模块分组,利用部分重构技术分别对电路整体及各分组相关的配置帧进行随机故障注入,以评估电路整体及其子模块的抗单粒子翻转能力;按模块分组对电路分别进行部分三模冗余(TMR)加固和故障注入实验,以比较不同加固方案的效果。实验结果表明:电路的抗单粒子翻转能力与其功能和占用的资源有关;在FPGA资源不足以支持完全TMR的情况下,该方法可以帮助设计者找到关键模块并进行有效的电路加固。 展开更多
关键词 SRAM型fpga 单粒子翻转效应 故障注入 部分三模冗余
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基于SRAM的FPGA片上容错技术 被引量:4
17
作者 栾晓娜 邵根忠 《航天器工程》 2008年第3期106-112,共7页
针对基于SRAM的FPGA的结构特点,对三模冗余进行了改进,提高了可靠性。提出了一种有多个重构模块可以容忍多个故障的局部重构方法,阐述了其实现方法,并做了性能分析,运用此方法设计了自主研发项目中的遥测、遥控电路,并在美国Xilinx公司... 针对基于SRAM的FPGA的结构特点,对三模冗余进行了改进,提高了可靠性。提出了一种有多个重构模块可以容忍多个故障的局部重构方法,阐述了其实现方法,并做了性能分析,运用此方法设计了自主研发项目中的遥测、遥控电路,并在美国Xilinx公司的Virtex系列FP-GA上演示了其实施过程。 展开更多
关键词 现场可编程门阵列 故障容错 三模冗余 局部重构
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用于静电放电EMP实验的三模冗余技术 被引量:1
18
作者 刘文冰 刘尚合 原亮 《军械工程学院学报》 2006年第4期29-31,共3页
通过对TMR(Triple Modular Redundsncy)容错技术的分析和研究,介绍了一种基于FPGA芯片的TMR整体“硬化”技术,并分别对采用了TMR技术的电机容错控制系统和未采用TMR技术的一般电机控制系统进行了ESDEMP的辐照效应实验,得出TMR技术... 通过对TMR(Triple Modular Redundsncy)容错技术的分析和研究,介绍了一种基于FPGA芯片的TMR整体“硬化”技术,并分别对采用了TMR技术的电机容错控制系统和未采用TMR技术的一般电机控制系统进行了ESDEMP的辐照效应实验,得出TMR技术可有效增强控制系统抗ESDEMP能力的结论。 展开更多
关键词 tmr fpga 容错运行 ESD EMP
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空天信息系统的容错设计与实现
19
作者 肖松 李跃华 张金林 《电子器件》 CAS 2011年第1期85-88,共4页
为了提高SRAM型FPGA在空天信息系统应用中的可靠性,提出了一种基于FPGA局部动态可重构的容错系统设计方法。通过深入分析FPGA在空天信息系统应用中的故障机理,比较了当前应用较为广泛的抗空间辐射容错方法,结合FPGA局部动态可重构技术... 为了提高SRAM型FPGA在空天信息系统应用中的可靠性,提出了一种基于FPGA局部动态可重构的容错系统设计方法。通过深入分析FPGA在空天信息系统应用中的故障机理,比较了当前应用较为广泛的抗空间辐射容错方法,结合FPGA局部动态可重构技术的优点和Virtex-5器件的结构特点,实现了XC5VLX50T-1FF1136芯片局部动态重构的容错系统设计。实验结果表明,该方法不仅能够大大节省硬件资源的开销,还能有效降低SRAM型FPGA因空间辐射而发生故障的可能性。 展开更多
关键词 空间环境 fpga 动态可重构 容错
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单板双机嵌入式486容错子系统的设计 被引量:4
20
作者 许盛柯 华更新 郭树玲 《航天控制》 CSCD 北大核心 2003年第1期22-26,36,共6页
针对空间辐射环境中比较容易发生的单粒子翻转事件 ,提出一种低成本的商用器件解决方案———单板双机嵌入式容错子系统。该子系统把两个相对独立的嵌入式 4 86单机通过现场可编程门阵列 (FPGA)耦合起来 ,双机通信和数据比对都通过FPGA... 针对空间辐射环境中比较容易发生的单粒子翻转事件 ,提出一种低成本的商用器件解决方案———单板双机嵌入式容错子系统。该子系统把两个相对独立的嵌入式 4 86单机通过现场可编程门阵列 (FPGA)耦合起来 ,双机通信和数据比对都通过FPGA来完成 ,同时通过数据比对发现和消除单粒子翻转 (SEU)所引起的错误。由于系统中应用了较多超大规模集成电路 ,系统非常紧凑 。 展开更多
关键词 设计 星载设备 486单片机 容错计算机 嵌入式微处理器 单粒子翻转 现场可编程门阵列
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