一種基于FPGA的低開銷可重構(gòu)容錯系統(tǒng)設計.pdf

1、由于FPGA在電路設計中，具有高度靈活性以及高效性，其應用變得越來越廣泛。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，運用FPGA設計電路能夠有效地縮短設計周期、降低設計成本，并且可以在軌修改設計，備受空間應用設計者的高度青睞。但是由于FPGA本身的結(jié)構(gòu)功能特點，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)和功能性錯誤及引發(fā)故障。對于環(huán)境條件惡劣的太空環(huán)境，如果不采取一定措施對FPGA電

2、路進行容錯加固，其可靠性將得不到保障，一旦發(fā)生故障有可能帶來災難性的后果。FGPA動態(tài)可重構(gòu)功能的出現(xiàn)及應用，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的動態(tài)可重構(gòu)技術已經(jīng)越趨成熟，基于FPGA的高可靠性容錯系統(tǒng)設計的研究具有重要意義。FPGA的容錯加固不可避免的會帶來額外的硬件資源開銷和時間開銷。為了降低系統(tǒng)的生產(chǎn)成本以及保持系統(tǒng)運行的連續(xù)性，應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間

3、開銷。本文在基于FPGA的動態(tài)可重構(gòu)技術的基礎上，提出了一種低開銷的容錯系統(tǒng)設計方案，主要工作如下:
　　(1)分析了FPGA在惡劣環(huán)境下發(fā)生錯誤的原因及危害，同時闡明了相關的常用容錯加固技術。
　　(2)在前人研究的基礎上，提出了一種低開銷的可重構(gòu)容錯系統(tǒng)的設計方案，采用雙模冗余作為加固手段、以校驗配置位作為故障定位措施、以動態(tài)重配置作為故障修復方法。
　　(3)通過電路實現(xiàn)，計算并得出系統(tǒng)硬件資源開銷大小，并與其它