[发明专利]基于帧级位流回读表决的准三模自修复系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种基于帧级位流回读表决的准三模自修复系统及其控制方法，包括输入端口、输出端口、DRM1、DRM2、输出选择开关、位流存储器、位流回读比较器、位流配置刷新器和操作控制器。其中，输入端口分别连接DRM1和DRM2的输入端，DRM1和DRM2的输出端则分别连接输出选择开关，输出选择开关的输出接输出端口；DRM1和DRM2配置位流可由位流回读比较器逐帧回读，并可由位流配置刷新器逐帧刷新；位流存储器可由位流回读比较器和位流配置刷新器逐帧访问；位流回读比较器的输出端连接操作控制器，操作控制器同时连接输出选择开关和位流配置刷新器。本发明通过帧级配置刷新实现快速修复软故障，并且具有低功耗、低成本和更强的故障检测能力、定位能力和修复能力等优点。

技术领域

本发明涉及一种用于SRAM型FPGA的基于帧级位流回读表决的准三模自修复系统及其控制方法，属于数字系统容错的技术领域。

背景技术

SRAM型FPGA的逻辑功能由其配置存储器中的配置位流确定。在空天应用中，SRAM型FPGA的配置存储器可能因空间粒子辐射引起单粒子翻转等瞬时软故障，造成其逻辑功能失效。现有FPGA容错技术应对软故障时，仍存在诸多不足。如，双机比较资源代价虽低，但无法判定出错模块；三模冗余和双模冗余可判定出错模块，但资源代价和功耗高，且无法修复故障；单模配置刷新技术虽可纠正软故障，但无法保证系统持续正确工作，且多用全局位流对整个区域进行刷新，因位流文件较大导致修复时间过长。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于帧级位流回读表决的准三模自修复系统及其控制方法，其可克服现有容错技术资源代价高、系统容错能力不强、自治能力有限等问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种基于帧级位流回读表决的准三模自修复系统，包括输入端口、输出端口、DRM1（动态重构模块1）、DRM2模块（动态重构2)、位流存储器、输出选择开关、位流回读比较器、位流配置刷新器和操作控制器；其中输入端口将信号传送给DRM1和DRM2，DRM1和DRM2输出端均连接输出选择开关，输出选择开关的输出端连接输出端口；DRM1、DRM2和位流存储器分别连接位流回读比较器，位流存储器用于存储原始安全配置位流bf，DRM1、DRM2和位流存储器形成一个准三模系统，位流回读比较器逐帧防问DRM1、DRM2和位流存储器的位流信息进行三模表决，位流回读比较器的输出端连接操作控制器，操作控制器同时连接输出选择开关和位流配置刷新器，所述位流配置刷新器分别连接DRM1、DRM2和位流存储器，位流配置刷新器实现对DRM1、DRM2的逐帧刷新和对位流存储器的逐帧访问。

基于上述实施列所述的基于帧级位流回读表决的准三模自修复系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1，初始化位流帧地址far；

步骤2，DRM1和DRM2同步处理输入信号，并设定以DRM1的结果为初始输出；

步骤3，位流回读比较器实时逐帧回读DRM1的位流bf1和DRM2的位流bf2，并将回读的位流与位流存储器存储的原始安全配置位流bf相比较，若三者相同，则转步骤4，若三者不同，则转步骤5；

步骤4，判断far是否为最大值，若为最大值则返回步骤1，否则将far加1，转步骤3；

步骤5，判断DRM1和DRM2哪个为故障模块，以未故障模块的结果作为输出，并对故障模块进行帧级配置刷新修复。

进一步的，位流回读比较器根据判断的故障模块，向操作控制器输出相应的故障指示信号，操作控制器根据故障指示信号调整以未故障模块的结果作为输出。

进一步的，步骤2中，设定输出切换信号sw为0，对应DRM1的结果为输出，若输出切换信号sw为1，对应DRM2的结果为输出；所述步骤5中，当判断DRM1为故障模块时，将输出切换信号sw调整为1，当判断DRM2为故障模块时，输出切换信号sw保持为0。