[发明专利]基于SRAM FPGA的星载抗单粒子效应加固方法

说明书

本申请提供了一种基于SRAM FPGA的星载抗单粒子效应加固方法，所述方法包括以下步骤：S1、目标FPGA端建立SEM核，并创建串/并转换模块和SEM状态监测模块，生成配置程序文件；S2、反熔丝FPGA通过RS422接口接收和存储配置程序，将配置程序同时存入三个具有相同映射地址的配置区中；S3、通过反熔丝FPGA对目标FPGA进行加载，包括：分别从三个不同的配置区读取相同的数据，并进行比对；S4、反熔丝FPGA对SEM核进行监控，对发生单粒子翻转的数据帧进行替换。

技术领域

本发明涉及星载SRAM FPGA抗单粒子效应加固领域，尤其是一种基于SRAM FPGA的星载抗单粒子效应加固方法。

背景技术

随着星载设备功能的不断提升，对星载FPGA器件的性能要求越来越高，反熔丝FPGA器件以及Xilinx 早期推出的SRAM型FPGA器件无法满足当前星上设备对FPGA的需求。因此，Xilinx公司推出的7系列FPGA（包括K7、V7等）开始广泛应用于星上设备。

随着制作工艺的进一步提升，7系列FPGA的性能相比之前的FPGA器件有了大幅的提高。但是，7系列FPGA在性能提高的同时，其单粒子效应的问题变得更加突出。由于7系列FPGA单粒子翻转的概率比之前的FPGA器件更大，并且7系列FPGA应用场景对数据处理速率要求更高，传统的针对SRAM 型FPGA的抗单粒子效应加固方式无法适应新的FPGA产品。

Xilinx 公司针对7系列FPGA提供了基于SEM核的解决方案，该方案利用SEM核监测配置区单粒子翻转情况，对发生单粒子翻转的帧通过读取SPI Flash中的EBC文件进行替换，使其功能恢复。该方案，需要配置单独的SPI存储器对EBC文件进行存储，并需要与SPIFLASH进行严格的时序匹配，无法采用宇航级SPI FLASH进行EBC文件存储。在增加星上存储空间开销的同时，无法保证星上SPI FLASH数据的准确性，对星上设备可靠性的提升有限。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本申请提出了一种基于SRAM FPGA的星载抗单粒子效应加固方法，解决了Xilinx 公司提供的抗单粒子翻转解决方案在星载应用场景中的不足。在不增加新的外部存储空间开销的情况下，实现对发生单粒子翻转的配置数据帧进行替换操作，提升星载FPGA设备的可靠性和抗单粒子效应的能力。本申请提供的方法包括以下步骤：

S1、目标FPGA端建立SEM核，并创建串/并转换模块和SEM状态监测模块，生成配置程序文件；

S2、反熔丝FPGA通过RS422接口接收和存储配置程序，将配置程序同时存入三个具有相同映射地址的配置区中；

S3、通过反熔丝FPGA对目标FPGA进行加载，包括：分别从三个不同的配置区读取相同的数据，并进行比对；

S4、反熔丝FPGA对SEM核进行监控，对发生单粒子翻转的数据帧进行替换。

在一个可能的实现方式中，所述S1包括：

S101、在目标FPGA程序创建过程中，创建SEM核，配置相关参数，模式选择replace模式；

S102、对SEM核提供监控信号，通过建立异步RS422模块进行输出到反熔丝FPGA中；

S103、建立串/并转换模块，用于转换SEM核发送到反熔丝FPGA的地址信号以及转换接收到反熔丝FPGA发送的错误数据帧需要替换的数据；

S104、将编写完成的程序生成用于目标FPGA加载使用的配置程序。

在一个可能的实现方式中，所述S2包括：

S201、上位机通过RS422接口向反熔丝FPGA发送配置数据接收指令；