[发明专利]一种对空间应用数字信号处理器进行单粒子翻转效应模拟的装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理器技术领域，尤其涉及一种对空间应用数字信号处理器进行单粒子翻转效应模拟的装置。

背景技术

目前，数字信号处理器在空间应用时易受到单粒子翻转效应的影响，且随着半导体器件的发展，单粒子翻转的影响不断增强。在空间应用中，当具有足够转移能量的带电粒子击中芯片时，就可能发生单粒子翻转，单粒子翻转能产生潜在的严重后果，包括信息丢失和功能失效，进而引发系统故障。因此，器件及其设计的抗单粒子翻转能力成为空间应用的研究热点。

举例来说，以半导体器件现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)为例，由于FPGA具有信息密度大、性能高、开发成本较低的特性，应用的越来越广泛。尤其是基于静态随机访问存储器SRAM(Static Random Access Memory)的FPGA，可以反复重配置，使得在非常短的时间内现场定制任意多次成为可能。但是基于SRAM型的FPGA对单粒子翻转效应十分敏感，如何评测FPGA本身的抗单粒子翻转能力成为了近年来的研究热点。

为了在地面上模拟空间中的单粒子翻转效应，主要采用辐射模拟(包括重离子辐射、质子注入等方法)和故障注入模拟的方法。这两种方法进行单粒子翻转效应模拟实验都需要搭建一个包含控制器及被测芯片的完善平台，但现有技术方案中并没有完善的对单粒子翻转效应进行模拟的装置和平台，从而无法有效的对半导体器件的抗单粒子翻转能力进行评测。

发明内容

本发明的目的是提供一种对空间应用数字信号处理器进行单粒子翻转效应模拟的装置，该装置以SRAM型FPGA作为模拟的被测芯片和控制器，从而实现单粒子翻转的辐射模拟和故障注入模拟，并且功能完善，能有效的对半导体器件的抗单粒子翻转能力进行评测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种对空间应用数字信号处理器进行单粒子翻转效应模拟的装置，所述装置包括：

模拟核心模块，包括作为模拟控制器的现场可编程门阵列FPGA及其可编程只读存储器PROM芯片，用来插拔所述被测芯片FPGA及其PROM的插座；

所述模拟控制器，用于通过软件编程实现对所述插座上所插的被测芯片FPGA的回读和重配置，并在所述被测芯片FPGA运行过程中，对所述被测芯片FPGA的配置数据按照需要注入的故障类型进行修改，将修改后的配置数据动态重配置到所述被测芯片FPGA中，实现对所述被测芯片FPGA的单粒子翻转效应模拟。

所述装置还包括：

供电限流模块，具体由协议转换芯片、限流开关，及两片电源转换芯片组成，其中所述协议转换芯片传递上位机上电控制信号，通过所述限流开关控制所述两片电源转换芯片的上电，并由所述两片电源转换芯片来控制所述模拟控制器FPGA及其PROM芯片的上电。

所述装置还包括：

时钟模块，用于分别提供对应FPGA芯片的时钟，所述模拟控制器FPGA外连接晶振，且所述被测芯片FPGA外接晶振，所述晶振的输出频率均为20MHZ。

所述装置还包括：

温度检测模块，包含三片温度传感芯片，用于将三个位置的温度传输给所述模拟控制器FPGA。

所述装置还包括：

通信模块，具体包含协议转换芯片，该协议转换芯片按照串行通信协议对所述模拟控制器FPGA与上位机之间的通讯进行控制。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，所述装置包括模拟核心模块，具体包括作为模拟控制器的FPGA及其PROM芯片，用来插拔所述被测芯片FPGA及其PROM的插座；所述模拟控制器用于通过软件编程实现对所述插座上所插的被测芯片FPGA的回读和重配置，并在所述被测芯片FPGA运行过程中，对所述被测芯片FPGA的配置数据按照需要注入的故障类型进行修改，将修改后的配置数据动态重配置到所述被测芯片FPGA中，实现对所述被测芯片FPGA的单粒子翻转效应模拟。该装置以SRAM型FPGA作为模拟的被测芯片和控制器，从而实现单粒子翻转的辐射模拟和故障注入模拟，并且功能完善，能有效的对半导体器件的抗单粒子翻转能力进行评测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。