JP4868980B2 - シングルイベント機能割込み検出システム - Google Patents

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Description

本発明は、電子回路内の有害なイベント、詳細には、電子回路のコンフィギュレーションメモリとの通信喪失を引き起こす有害なイベントの検出に関する。
今日、電子回路、特にフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)内の、シングルイベント機能割込み(SEFI)の発生を監視するための多数の方法が存在する。FPGAへの電気的なインターフェースは、SEFIの影響を受けやすく、それが、コンフィギュレーションメモリとの通信喪失として現れることがあり得るので、コンフィギュレーションメモリの複数回のリフレッシュを通して、同じコンフィギュレーションエラーが持続するかどうかを決定するために、FPGA内部の少なくとも1フレームの周期的な読み戻し、ならびに巡回冗長検査(CRC)の計算および比較が実施される。この評価を実施する際に、コンフィギュレーションメモリの複数回のリフレッシュを通して同じエラーがある場合は、リフレッシュがメモリに到達しておらず、SEFIが発生したと想定される。
フレームを周期的に読み戻す能力を組み込み、CRC機能を追加すると、電子回路に使用されるコンフィギュレーションマネージャの設計の複雑さが増し、また評価プロセスの一部として複数のリフレッシュサイクルが必要とされるので、SEFIの登録中に、固有の遅延が存在する。典型的な遅延では、この種のイベントからの回復時間が延びて、1リフレッシュサイクルを超えてしまう。SEFIの出現が許される時間が長いほど、電子回路内でデータが破壊される可能性が高くなる。
SEFI検出システムが、最小の回復時間内に、電子回路内のコンフィギュレーションマネージャにSEFIについて通知することができない場合、電子回路は、より多くの通信障害を伴って動作し続ける。信頼性が高く効率的なSEFI検出システムが利用できなければ、こうしたタイプの電子回路の利用は、特に大量の放射線の影響を受けやすい動作環境において制限されてしまう。
上述した理由のため、また本明細書を読み理解すれば当業者にはすぐに明らかになるであろう以下に述べるその他の理由のために、当技術分野では、電子回路のける有害なイベントの検出を改善する必要がある。
本発明の実施形態は、電子回路における有害イベントを検出する問題に対処するものであり、以下の明細書を読み検討することによって、理解されよう。詳細には、一実施形態では、電子回路のための、シングルイベント機能割込みを検出する方法が提供される。この方法は、電子回路用のリフレッシュ信号を周期的に発生させるステップ、および電子回路において、リフレッシュ信号に応答してシングルイベント機能割込みインジケータ信号を発生させるステップを含む。この方法は、シングルイベント機能割込みインジケータ信号を、故障リフレッシュ試行を示す状態であるか否か監視することも含む。
以下の詳細な説明において、その一部をなす添付の図面を参照されたい。図面には、本発明を実施することのできる特定の例示的な実施形態が図示されている。これらの実施形態は、当分野の技術者が本発明を実施することを可能にするのに十分な程度に詳しく説明されているが、他の実施形態も利用でき、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、論理的、機械的、および電気的変更を加えることができることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に解釈されるべきではない。
本発明の実施形態は、電子回路内の有害イベントを検出する問題に対処するものであり、以下の明細書を読み検討することによって、理解されよう。詳細には、一実施形態では、電子回路のためのシングルイベント機能割込みを検出する方法が提供される。この方法は、電子回路用のリフレッシュ信号を周期的に発生させるステップ、および電子回路において、リフレッシュ信号に応答してシングルイベント機能割込みインジケータ信号を発生させるステップを含む。この方法は、シングルイベント機能割込みインジケータ信号を、故障リフレッシュ試行を示す状態であるか否か監視するステップも含む。
本発明の実施形態は、再構成可能なデバイスを使用する現在の電子回路技術およびコンピューティング技術を用いて実施することができる。この説明は、本発明を理解するのに十分な程度に詳しく提示されるが、電子回路のための有害イベントの検出システムにおける全ての必要な要素を包含するものと解釈されるべきではない。
本明細書における実施形態の例は、FPGAにおけるSEFIエラーの検出に関して説明されているが、本発明の実施形態は、FPGAにおけるSEFIエラーを検出する用途に限定されるものではない。本発明の実施形態は、再構成可能な電子デバイス内のコンフィギュレーション回路に、最小動作周期内に通信エラーが発生したことを通知することが必要などんなエラー検出動作にも適用できる。本発明の以下に述べるものに代わる実施形態では、1リフレッシュサイクル内に、コンフィギュレーションマネージャにSEFIについて通知することのできる、電子回路用の検出システムを利用する。
図面を参照すると、図1は、本発明の教示によるシングルイベント機能割込み(SEFI)検出システムを有する、全体的に符号100で示される電子システムの、一実施形態の構成図である。システム100は、電子回路101に結合された管理回路102、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)用のコンフィギュレーションマネージャを有する。電子回路101は、機能回路103を含む。電子回路101は、コンフィギュレーションインターフェース104によって、管理回路102に結合される。一実施形態では、電子回路101は、コンフィギュレーションポートを有し、デバイス論理内でレジスタをインスタンス生成能力があり、管理回路102へ出力を供給するための機構を有する任意のプログラマブル論理デバイス、例えばFPGAである。管理回路102が、機能回路103のコンフィギュレーション妥当性を管理する。
電子回路101は、シングルイベント機能割込みを検出するように設計された回路を含む。好適には、この回路は、回路101の単一リフレッシュ期間内に、SEFIを検出する。回路101は、複数のSEFI検出器回路105〜105を含む。SEFI検出器回路105〜105は、管理回路102からリフレッシュ信号を受け取るために、コンフィギュレーションインターフェース104に結合される。一実施形態では、リフレッシュ動作は、SEFI検出器回路105〜105および機能回路103を含む電子回路101を完全に上書きするように設計される。SEFI検出器回路105〜105の1つの障害によるSEFIの検出障害を回避するために、少なくとも2つのSEFI検出器回路105〜105が設けられる。
SEFI検出器回路105〜105のそれぞれが、コンフィギュレーションインターフェース104によって提供されるリフレッシュ信号に応答して、SEFIインジケータ信号106〜106のうち1つを発生させる。一実施形態では、SEFI検出器回路105〜105は、コンフィギュレーションインターフェース104上のリフレッシュ信号によってリフレッシュされたデータで動作する。SEFI検出器回路105〜105によって実施される動作は、リフレッシュ動作が成功したかどうかが出力106〜106から分かるように実施される。リフレッシュ動作が成功しなかった場合には、SEFIが発生している。したがって、出力106〜106の値は、SEFIが発生したかどうかを示す。
SEFIインジケータ信号106〜106は、多数決器107によって処理され、したがってSEFI検出器回路105〜105の過半数がSEFIが発生したことを示す場合に限り、SEFIインジケータがトリガーされる。管理回路102に、誤ってSEFIが示される可能性をなくすための多重冗長性をもたらすSEFIインジケータ信号が、線108を介して供給される。
動作においては、電子回路101が、線108上のSEFIインジケータ信号を介して、管理回路102にSEFIの発生を警告する。管理回路102は、電子回路101を周期的にリフレッシュする。SEFI検出器105〜105が、コンフィギュレーションインターフェース104上のリフレッシュ信号に応答する。リフレッシュ信号が有効である場合には、少なくとも多数のSEFI検出器105〜105は、電子回路101が、適当にリフレッシュされたので、正常に動作しているということを示す信号106〜106を出力する。これらの信号106〜106は、多数決器107によって処理され、線108上のSEFIインジケータ信号を、通常動作モードであることを管理回路102に示す状態にする。リフレッシュ信号が有効でない場合には、それにより少なくとも多数のSEFI検出器105〜105が、SEFIが発生したことを示す出力を発生するように動作する。SEFI検出器105〜105の出力106〜106は、多数決器107によって処理されて、電子回路101内でSEFIが発生したことを示す状態のSEFIインジケータ信号を線108上に発生させる。
図2は、全体的に符号200で示される、本発明の教示によるSEFI検出回路を有するSEFI検出システムの一実施形態の構成図である。システム200は、電子回路201、例えばFPGAに結合された管理回路202を有する。図2に示す電子回路201の実施形態は、複数のバッファ線214〜214によって、複数のトライステートバッファ206〜206にそれぞれ結合された複数のタイマ回路205〜205を含む。一実施形態では、タイマ回路205〜205およびトライステートバッファ206〜206は、FPGA内で利用できる論理素子である。トライステートバッファ206〜206はそれぞれ、複数のバッファ出力線207〜207によって、メモリマップ215内の複数のメモリ記憶レジスタ208〜208、例えばFPGAのブロックランダムアクセスメモリ(Block RAM)内の記憶レジスタに直接結合される。一実施形態では、メモリ記憶レジスタ208〜208のそれぞれに格納されたタイマのカウント値を読み取るために、メモリ記憶レジスタ208〜208はそれぞれ、タイマ回路205〜205に結合される。タイマ回路205〜205はそれぞれ、メモリ記憶レジスタ208〜208から読み取ったタイマカウント値に応答して、SEFIインジケータフラグ210〜210の1つをそれぞれ発生させる。SEFIインジケータ線210〜210は、多数決器211によって処理される。多数決器211の出力端は、SEFIインジケータ信号を、線212を介して管理回路202に供給するように結合される。タイマ回路205〜205の過半数がSEFIを検出した場合、線212上のSEFIインジケータ信号は、SEFIが発生したことを示す。
電子回路201は、書込み可能ライン203およびタイマカウント値調整ライン204によって管理回路202に結合される。一実施形態では、書込み可能ライン203は、トライステートバッファ206〜206のそれぞれに結合され、タイマカウント値調整ライン204は、タイマ回路205〜205のそれぞれに結合される。書込み可能ライン203によって提供される書込み可能信号は、動作中に、タイマ回路205〜205がそれぞれ、メモリ記憶レジスタ208〜208内に格納されているカウント値を、タイマカウント値調整ライン204によって示される次の時間間隔にデクレメントさせるように指令されたときに、割込みがあればそれを防止するのに使用される。
電子回路201は、コンフィギュレーションバスライン213によって、管理回路202にも結合される。一実施形態では、コンフィギュレーションバスライン213は、メモリ記憶レジスタ208〜208のそれぞれに結合される。メモリ記憶レジスタ208〜208はそれぞれ、コンフィギュレーションバスライン213を介して指令されたとき、タイマカウントの初期値で再インスタンス生成される。
動作においては、電子回路201が、線212上のSEFIインジケータ信号を介して、管理回路202にSEFIの発生を警告する。管理回路202は、タイマ回路205〜205のそれぞれに、タイマカウント値調整ライン204を介してカウント毎の値を供給するように構成される。タイマ回路205〜205は、それらに関連するメモリ記憶レジスタ208〜208内の値をカウント毎の値に基づいてデクレメントする。初期値およびカウント毎の値は、電子回路201の1リフレッシュサイクルの間、レジスタ208〜208内の値がしきい値、例えば0より上に確実にとどまるように選択される。レジスタ208〜208におけるの値がしきい値を下回れば、レジスタ208〜208は適当にリフレッシュされず、SEFIが発生したことを示す。
正常動作中、タイマ回路205〜205は、それらに関連するメモリ記憶レジスタ208〜208に格納された現在のタイマカウント値を読み取る。タイマ回路205〜205は、タイマカウント値調整ライン204によって提供されるカウント毎の値により、この値をデクレメントする。タイマ回路205〜205は、調整されたタイマカウント値を、それぞれのタイマ回路に対応するメモリ記憶レジスタ208〜208に書き戻す。それと同時に、管理回路202が、書込み可能ライン203上にリフレッシュ信号を提供することによって、電子回路201を周期的にリフレッシュする。リフレッシュ信号がトライステートバッファ206〜206のいずれかによって受け取られると、メモリ記憶レジスタ208〜208のいずれかが、それ自体をカウント初期値で再インスタンス生成し、タイマ回路205〜205を再始動させるように、コンフィギュレーションバスライン213を介して指令される。コンフィギュレーションバスライン213がメモリ記憶レジスタ208〜208のいずれも再インスタンス生成ことができない場合、対応するタイマ回路205〜205が、しきい値、例えば0より下までカウントダウンする。タイマ回路205〜205のいずれかによって読み取られたタイマカウント値が、しきい値、例えば0以下である場合、少なくとも多くのSEFIインジケータフラグ210〜210が、それぞれに対応するタイマ回路205〜205によってセットされる。多数決器211が、電子回路201によってSEFIが検出されたことを管理回路202に通知するためのSEFIインジケータ信号を、線212上に発生させる。
図3は、全体的に符号300で示される、本発明の教示によるSEFI検出回路を有するSEFI検出システムの一実施形態の構成図である。システム300は、電子回路301、例えばFPGAに結合された管理回路302を有する。図3に示す電子回路301の実施形態では、複数の入力線306〜306にそれぞれ、また複数のアドレス線307〜307にそれぞれ結合された、複数のシフトレジスタ305〜305を含む。一実施形態では、シフトレジスタ305〜305が、メモリマップ312内に含まれており、例えば16ビットのシフトレジスタが、FPGAのルックアップテーブル読み出し専用メモリ(LUTRAM)内に含まれている。入力線306〜306およびアドレス線307〜307は、電子回路301内でグランドに直接結合される。シフトレジスタ305〜305のそれぞれがクロックイネーブル線303およびクロック信号線304によってイネーブルされるのに応答して、シフトレジスタ305〜305のそれぞれが、出力308〜308の1つをそれぞれ発生させる。出力308〜308は、多数決器309によって処理される。多数決器309の出力端は、SEFIインジケータ信号を、線310を介して管理回路302に供給するように結合される。
電子回路301は、クロックイネーブル線303およびクロック信号線304によって、管理回路302に結合される。一実施形態では、クロックイネーブル線303およびクロック信号線304は、シフトレジスタ305〜305のそれぞれに結合される。クロックイネーブル線303およびクロック信号線304によってそれぞれ提供されるクロックイネーブル信号およびクロック信号は、リフレッシュサイクルが生じた後に、シフトレジスタ305〜305のそれぞれをイネーブルするために使用される。
電子回路301は、コンフィギュレーションバスライン311によって、管理回路302にも結合される。一実施形態では、コンフィギュレーションバスライン311は、シフトレジスタ305〜305のそれぞれに結合される。管理回路302によってコンフィギュレーションバスライン311を介して提供される値が、シフトレジスタ305〜305のそれぞれに格納された検出値を初期化する。
動作においては、電子回路301が、線310上のSEFIインジケータ信号を介して、管理回路302にSEFIの発生を警告する。管理回路302は、電子回路301の各リフレッシュサイクルの間、初期値、例えば全て論理1を、コンフィギュレーションバスライン311を介して、シフトレジスタ305〜305のそれぞれに供給するように構成される。リフレッシュサイクルが完了すると、各シフトレジスタ305〜305がイネーブルされる。各シフトレジスタ305〜305の入力端が接地されているので、レジスタ305〜305が全て論理1で満たされた後に、これらのレジスタに論理0がシフトインされる。論理0がシフトインされるにつれて、論理1がシフトレジスタ305〜305のそれぞれからシフトアウトされ、それぞれ出力308〜308にシフトされる。したがって、出力308〜308がそれぞれ、例えば全て論理0が先行し、全て論理1が続き、その後に全て論理0が続くパルスを、多数決器309に送る。これは、検出パルスと呼ばれる。1リフレッシュサイクルの後に、この検出パルスが線310を介して管理回路302に供給されない場合、管理回路302は、電子回路301によってSEFIが検出されたことを認識する。論理1のパルス(検出パルス)がないということは、電子デバイスが適当にリセットされなかったことを意味するので、SEFIの発生が示される。
図4は、本発明の教示による、電子回路にSEFI検出機能を付与する方法の一実施形態を示す流れ図である。図4の方法は、ブロック400から開始する。ひとたび電子回路がイネーブルされてしまえば、1回または複数回のSEFIの影響を受けやすくなり得る。図4の方法は、電子回路の周期的なリフレッシュに基づく機能の機能状態を使用し、SEFIを検出するように設計されている。
ブロック401で、リセットが検出されるか否かを決定する。リセットが検出された場合には、ブロック402でタイマカウント値をリセットし、方法はブロック403に進む。リセットが検出されなければ、方法はブロック403に進む。
ブロック403で、指定された調整値だけタイマカウント値を調整する。一実施形態では、ブロック402で単一リセット期間中にカウント値がリセットされない場合にのみ、カウント値がしきい値より低くなるので、初期カウント値および調整値は、電子回路の単一リフレッシュ期間にSEFIが検出可能であるように設定される。
ブロック404で、タイマカウント値が検出しきい値に到達したかどうかを決定する。タイマカウント値が検出しきい値、例えば0に到達していれば、ブロック401でサイクルが再度始まる前に、ブロック405においてSEFI検出フラグがセットされる。しかし、検出しきい値が到達していなければ、サイクルがブロック401で再度始まる。
図5は、本発明の教示による、電子回路にSEFI検出機能を付与する方法の一実施形態を示す流れ図である。図5の方法は、ブロック500から開始する。ひとたび電子回路がイネーブルされてしまえば、1回または複数回のSEFIの影響を受けやすくなり得る。図5の方法は、電子回路内の少なくとも1つのシフトレジスタを使用することに基づく機能の機能性を使用して、SEFIを検出するように設計されている。
ブロック501で、リセットが検出されるか否かを決定する。リセットが検出された場合には、ブロック502で、少なくとも1つのシフトレジスタに選択された値を予めロードし、方法はブロック503に進む。リセットが検出されなければ、ブロック501でサイクルが再度始まる。
ブロック501でサイクルが再度始まる前に、ブロック503で、少なくとも1つのシフトレジスタをイネーブルする。一実施形態では、このイネーブルによって、予めロードされた値がシフトアウトされる。一実施形態において、予めロードされた値の存在は、出力信号中のパルスによって明らかになる。予想されるときにパルスが現れない場合は、SEFIが検出されている。パルスの存在は、SEFIが発生していないことを示す。
図6は、本発明の教示による、電子回路にSEFI検出機能を付与する方法の一実施形態を示す流れ図である。図6の方法は、ブロック600から開始する。ひとたび電子回路がイネーブルされてしまえば、1回または複数回のSEFIの影響を受けやすくなり得る。図6の方法は、電子回路に結合されたFPGAのコンフィギュレーションマネージャの使用に基づく機能の機能性を使用して、SEFIを検出するように設計されている。
ブロック601で、電子回路がコンフィギュレーションマネージャによって初期化され、ブロック602に進む。ブロック602で、電子回路がコンフィギュレーションマネージャによってリフレッシュされ、方法はブロック603に進む。
ブロック603で、SEFIが検出されるか否かを決定する。SEFIが検出されれば、ブロック601で電子回路が再度初期化されてから、ブロック602でサイクルが再度始まる。SEFIが検出されなければ、ブロック602でリフレッシュサイクルが再度始まる。
シングルイベント機能割込み(SEFI)検出システムを有する電子システムの一実施形態の構成図である。 SEFI検出回路を有するSEFI検出システムの一実施形態の構成図である。 SEFI検出回路を有するSEFI検出システムの別の実施形態の構成図である。 電子回路の周期的なリフレッシュに基づいて、電子回路にSEFI検出機能を付与する方法の一実施形態を示す流れ図である。 電子回路内での少なくとも1つのシフトレジスタの使用に基づいて、電子回路にSFFI検出機能を付与する方法の一実施形態を示す流れ図である。 電子回路に接続されたFPGAのコンフィギュレーションマネージャの使用に基づいて、電子回路にSFFI検出機能を付与する方法の一実施形態を示す流れ図である。
符号の説明
100 電子システム
101 電子回路
102 管理回路
103 機能回路
104 コンフィギュレーションインターフェース
105〜105 SEFI検出器回路、SEFI検出器
107 多数決器
200 SEFI検出器システム
201 電子回路
202 管理回路
205〜205 タイマ回路
206〜206 トライステートバッファ
208〜208 メモリ記憶レジスタ
210〜210 SEFIインジケータフラグ、SEFIインジケータ線
211 多数決器
213 コンフィギュレーションバスライン
215 メモリマップ
300 SEFI検出システム
301 電子回路
302 管理回路
305〜305 シフトレジスタ
309 多数決器

Claims (6)

  1. 電子回路用のリフレッシュ信号を周期的に発生させるステップ(602)と、
    前記電子回路において、前記リフレッシュ信号に応答してシングルイベント機能割込みインジケータ信号(例えば106−1、・・、106−N)を発生させるステップと、
    前記シングルイベント機能割込みインジケータ信号を、故障リフレッシュ試行を示す状態であるか否か監視するステップ(603)とを含む、
    電子回路(101)のための、シングルイベント機能割込みを検出する方法(600)。
  2. リフレッシュ信号を周期的に発生させるステップは、コンフィギュレーションマネージャ(102)から前記電子回路に周期的リフレッシュ信号を渡すステップを含む、請求項1に記載の方法。
  3. シングルイベント機能割込みインジケータ信号を発生させるステップは、
    前記リフレッシュ信号を受け取り次第、タイマカウント値を初期化するステップ(402)と、
    リフレッシュ信号間でカウントダウンするステップ(403)と、
    前記シングルイベント機能割込みインジケータ信号として、前記カウント値(404)を渡すステップ(405)とを含む、請求項1に記載の方法。
  4. リフレッシュ信号間でカウントダウンするステップは、シングルイベント機能割込みによる前記リフレッシュ信号の障害がない限り、指定された値より上に維持されるカウンタをデクレメントするステップを含む、請求項3に記載の方法。
  5. シングルイベント機能割込みインジケータ信号を発生させるステップは、
    シフトレジスタに選択された値をロードするステップ(502)と、
    前記電子回路をイネーブルして、第2の選択された値を前記シフトレジスタにシフトインさせるステップ(503)と、
    前記シングルイベント機能割込みインジケータ信号として、前記シフトレジスタの出力値を渡すステップ(501)とを含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記シングルイベント機能割込みインジケータ信号を、故障リフレッシュ試行を示す状態であるか否か監視するステップは、前記電子回路内で、周期的リフレッシュシーケンスが起こることを可能にするステップを含む、請求項1に記載の方法。
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