CN202443461U - 一种单粒子误差注入仿真测试系统 - Google Patents

一种单粒子误差注入仿真测试系统 Download PDF

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王宁
徐飞
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Abstract

本实用新型公开了一种单粒子误差注入仿真测试系统，包括计算机控制模块、测试主板和待测FPGA模块。本实用新型通过数值模拟辐射粒子照射情况，在计算机控制模块设置误差参数和注入量，将误差传入测试主板，再进行误差的注入和翻转位的比较、统计，最后将测试结果反馈到主控计算机进行误差结果分析。本实用新型能够验证经过抗单粒子辐射加固后的FPGA器件的可靠性。

Description

一种单粒子误差注入仿真测试系统
技术领域
本实用新型涉及一种单粒子误差注入仿真测试系统，具体涉及一种经抗单粒子加固设计的FPGA的可靠性验证。 
技术背景
基于SRAM基础的FPGA器件已被广泛地应用于各类航天器和卫星的控制系统中，但是在一些电磁、辐射比较恶劣的外太空环境下，大规模集成电路以及各类SRAM型FPGA器件常常会受到干扰，例如宇宙中单个高能粒子射入半导体器件的灵敏区时，会使器件逻辑状态发生翻转：原来存储位的″0″变为″1″，或者″1″变为″0″，从而导致系统功能紊乱，即发生单粒子效应，这种效应会导致电路系统功能出错，甚至是永久性失效，在各类卫星事故中由单粒子效应引起的卫星事故比重占到了大约70％，并且随着芯片集成度的增加其发生单粒子效应的可能性也在增大。 
近些年来，随着我国航天事业的快速发展，SRAM型的存储器已成为航天器电子系统中的主要载体，因此设计一套完整的抗单粒子翻转测试系统对于研究SRAM型FPGA器件的可靠性有很强的实用价值。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种基于现场可编程门阵列器件的误差注入仿真系统，该系统可以模拟空间辐射所产生的单粒子效应，通过在控制界面设置各种误差参数，对待测FPGA器件进行误差注入，以验证其在辐照情况下的可靠性。 
本实用新型的技术方案是：该单粒子误差注入仿真测试系统，包括计算机控制模块、串口控制模块、系统数据控制模块、RAM存储模块、功能测试输出比较模块、待测FPGA模块。计算机控制模块通过一个串口控制模块和测试主板进行连接，系统数据控制模块与功能测试输出比较模块之间连接，进行数据的控制与比较输出，RAM存储模块连接于系统数据控制模块，进行输出数据的存储，待测FPGA模块通过标准接口连接在测试主板上。计算机控制模块，包括一个人机界面，具有误差和测试参数等设置、测试结果显示和分析统计等功能；系统数据控制模块由一个Spartan-3E系列FPGA芯片组成，控制误差信息的注入，对待测FPGA进行抗单粒子翻转加固；RAM存储模块由一个CY7C026高速双口静态RAM构成，用于存储正确的配置位信息和误差注入命令协议；功能测试输出比较模块由一个Spartan-3E系列FPGA芯片组成，将主控FPGA读出的数据进行比较，判断其是否发生了位翻转；待测FPGA可以是任意需要测试的FPGA芯片，接受各种加固电路以及接收误差注入。 
本实用新型具有积极的效果：(1)本实用新型通过计算机将设置好的误差注入信息传入到待测FPGA中，在待测FPGA和测试主板上再进行误差的注入和翻转位的比较，最后将测试结果反馈到主控计算机并进行误差注入结果分析，以验证经抗单粒子辐射加固后的FPGA器件的可靠性。(2)本实用新型使用较为低廉的Spartan-3E系列FPGA芯片，成本较低，便于提高集 成度及大规模生产。 
附图说明
图1为本实用新型提供的一种单粒子误差注入仿真测试系统的总体结构图。 
图2为本实用新型提供的一种单粒子误差注入仿真测试系统的测试流程图。 
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型包括计算机控制模块、串口控制模块、系统数据控制模块、RAM存储模块、功能测试输出比较模块、待测FPGA模块。计算机控制模块通过一个串口控制模块和测试主板进行连接，系统数据控制模块与功能测试输出比较模块之间连接，进行数据的控制与比较输出，RAM存储模块连接于系统数据控制模块，进行输出数据的存储，待测FPGA模块通过标准接口连接在测试主板上；串口控制模块为一个RS-232串口，能够完成计算机控制部分和测试主板之间的信息交流；系统数据控制模块使用一块Spartan-3E系列25万门级的FPGA芯片，控制误差信息的注入以及对待测FPGA进行抗单粒子翻转加固；RAM存储模块使用一块CY7C026高速双口静态RAM，用于存储系统数据控制模中FPGA和功能测试输出比较模块中FPGA的正确配置信息和误差注入命令协议；功能测试输出比较模块同样使用一块Spartan-3E系列25万门级的FPGA芯片，在系统数据控制模块的控制下将正确的配置位数据和经抗单粒子辐射加固测试读出后的数据进行比较；待测FPGA模块提供一个接口，此接口可以接入不同型号的待测FPGA。 
请参阅图2，主控计算机将编译、设置好的误差注入信息通过JTAG或是SelectMAP命令转换成二进制文本，在此，使用RS-232接口来实现主控计算机和测试板上的系统数据控制模块FPGA之间的通信。当系统数据控制模块FPGA接收到主机发出的有效指令后，对其类型先进行判断(指令数据类型可以是全“0”，全“1”，或是“0”“1”相间，或是“1”“0”相间)，然后系统数据控制模块FPGA便向待测FPGA中的SRAM和测试板上的RAM内写入相同的初始化数据，当误差注入仿真数据初始化完成后，主控计算机再通过指令对待测FPGA和测试板上的RAM内的数据进行自检测，以确认数据初始化完成。在误差注入测试进行时，主控FPGA接到读取待测FPGA内数据的指令后，将按照地址顺序从待测FPGA内读取数据，并将该数据与测试板上SRAM内的数据发送到数据比较电路进行比较。如果数据一致，则说明SRAM内存储单元的数据没有发生位翻转，若数据不一致，则说明SRAM内的数据发生了翻转，此时系统数据控制模块FPGA将记录出错单元的地址，出错数据内容以及出错数量，并将其回传到主控计算机中，同时，RAM内的地址计数器自增1，以进行下一个地址单元的数据比较，此过程一直循环进行直到误差测试结束。 
本实用新型能够在不需要测试成本很高的外太空辐射环境以及经地面高能粒子加速器产生的辐射粒子轰击的情况下模拟真实的单粒子效应，采用数值模拟单粒子效应的方法使FPGA位存储器的存储位发生翻转，对FPGA器件的抗辐射性能进行测试，系统测试成本低，测试效果明显，具有很强的实用性。 
综上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；凡基于上述基 本思路，不脱离本创作精神和范围内所做的各种更动和修饰，都应属于本实用新型所公开的范围。 

Claims (6)

1.一种单粒子误差注入仿真测试系统，其特征在于，该误差注入仿真测试系统包括计算机控制模块、串口控制模块、系统数据控制模块、RAM存储模块、功能测试输出比较模块、待测FPGA模块，计算机控制模块通过一个串口控制模块和测试主板进行连接，系统数据控制模块与功能测试输出比较模块之间连接，进行数据的控制与比较输出，RAM存储模块连接于系统数据控制模块，进行输出数据的存储，待测FPGA模块通过标准接口连接在测试主板上。
2.根据权利要求1所述的一种单粒子误差注入仿真测试系统，其特征在于，计算机控制模块，包括一个人机界面，具有误差和测试参数等设置、测试结果显示和分析统计等功能。
3.根据权利要求1所述的一种单粒子误差注入仿真测试系统，其特征在于，系统数据控制模块由一个Spartan-3E系列FPGA芯片组成，控制误差信息的注入，对待测FPGA进行抗单粒子翻转加固。
4.根据权利要求1所述的一种单粒子误差注入仿真测试系统，其特征在于，RAM存储模块由一个CY7C026高速双口静态RAM构成，用于存储正确的配置位信息和误差注入命令协议。
5.根据权利要求1所述的一种单粒子误差注入仿真测试系统，其特征在于，功能测试输出比较模块由一个Spartan-3E系列FPGA芯片组成，将主控FPGA读出的数据进行比较，判断其是否发生了位翻转。
6.根据权利要求1所述的一种单粒子误差注入仿真测试系统，其特征在于，待测FPGA可以是任意需要测试的FPGA芯片，接收各种加固电路以及接收误差注入。 
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102495783A (zh) * 2011-12-08 2012-06-13 天津工业大学 一种单粒子误差注入仿真测试系统
CN103744014A (zh) * 2013-12-24 2014-04-23 北京微电子技术研究所 一种sram型fpga单粒子辐照试验测试系统及方法
CN103809109A (zh) * 2014-02-26 2014-05-21 工业和信息化部电子第五研究所 集成电路单粒子效应检测装置和系统
CN104505125A (zh) * 2014-12-04 2015-04-08 中国科学院微电子研究所 一种多通道sram单粒子测试方法及装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102495783A (zh) * 2011-12-08 2012-06-13 天津工业大学 一种单粒子误差注入仿真测试系统
CN103744014A (zh) * 2013-12-24 2014-04-23 北京微电子技术研究所 一种sram型fpga单粒子辐照试验测试系统及方法
CN103744014B (zh) * 2013-12-24 2016-07-06 北京微电子技术研究所 一种sram型fpga单粒子辐照试验测试系统及方法
CN103809109A (zh) * 2014-02-26 2014-05-21 工业和信息化部电子第五研究所 集成电路单粒子效应检测装置和系统
CN104505125A (zh) * 2014-12-04 2015-04-08 中国科学院微电子研究所 一种多通道sram单粒子测试方法及装置

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