一種基于FPGA的低開銷可重構(gòu)容錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、由于FPGA在電路設(shè)計(jì)中，具有高度靈活性以及高效性，其應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛。SRAM型FPGA具有性能好、密度高、成本低、可編程效果突出等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用FPGA設(shè)計(jì)電路能夠有效地縮短設(shè)計(jì)周期、降低設(shè)計(jì)成本，并且可以在軌修改設(shè)計(jì)，備受空間應(yīng)用設(shè)計(jì)者的高度青睞。但是由于FPGA本身的結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)，易遭受外界的影響（如輻射、高能粒子轟擊等），使其產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，造成電路結(jié)構(gòu)和功能性錯(cuò)誤及引發(fā)故障。對(duì)于環(huán)境條件惡劣的太空環(huán)境，如果不采取一定措施對(duì)FPGA電

2、路進(jìn)行容錯(cuò)加固，其可靠性將得不到保障，一旦發(fā)生故障有可能帶來(lái)災(zāi)難性的后果。FGPA動(dòng)態(tài)可重構(gòu)功能的出現(xiàn)及應(yīng)用，則為提高FPGA電路的可靠性提供了有效的解決方案。
　　目前，F(xiàn)PGA的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)已經(jīng)越趨成熟，基于FPGA的高可靠性容錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究具有重要意義。FPGA的容錯(cuò)加固不可避免的會(huì)帶來(lái)額外的硬件資源開銷和時(shí)間開銷。為了降低系統(tǒng)的生產(chǎn)成本以及保持系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性，應(yīng)在保障可靠性的前提下，盡可能降低系統(tǒng)的硬件資源開銷及時(shí)間

3、開銷。本文在基于FPGA的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種低開銷的容錯(cuò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，主要工作如下:
　　(1)分析了FPGA在惡劣環(huán)境下發(fā)生錯(cuò)誤的原因及危害，同時(shí)闡明了相關(guān)的常用容錯(cuò)加固技術(shù)。
　　(2)在前人研究的基礎(chǔ)上，提出了一種低開銷的可重構(gòu)容錯(cuò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，采用雙模冗余作為加固手段、以校驗(yàn)配置位作為故障定位措施、以動(dòng)態(tài)重配置作為故障修復(fù)方法。
　　(3)通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)，計(jì)算并得出系統(tǒng)硬件資源開銷大小，并與其它