[发明专利]一种基于SRAM的FPGA抗单粒子翻转方法

权利要求书

1.一种基于SRAM的FPGA抗单粒子翻转方法，所述方法通过对FPGA配置文件的恢复和容错实现抗单粒子翻转，所述FPGA配置文件根据功能不同划分为配置逻辑帧块、BRAM帧块和BRAM内联帧块存储于配置存储器，根据功能不同，所述方法包括：

配置逻辑帧块采用的回读刷新方法；FPGA从帧地址寄存器中获取配置帧地址，并根据配置帧地址从配置存储单元读取对应的配置数据帧,并对所述配置数据帧进行错误校验和定位；若检验成功则回读下一配置数据帧；若检验失败则将正确的数据写入错误配置数据帧中；

BRAM帧块和BRAM内联帧块采用的自恢复三模冗余的方法；自恢复三模冗余电路，增加了电路中表决器的数量，BRAM同时输出同一地址的三路BRAM单元数据用于表决；表决后的数据输入到比较器进行数据检测；若检测到数据错误则由比较器判断另外两路表决电路中正确的数据并输出，再由自恢复回路恢复BRAM中的错误数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置逻辑帧块包括：CLB全局时钟帧列、可配置逻辑帧列、IO块帧列和、IO块寄存器帧列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置帧地址包括：7位地址数据，每一帧都包含地址数据段和ECC校验数据段，地址数据对应127个SEAM数据块；SEAM数据块包含了所有水平方向的全局导线分布，如时钟网络、配置网络、扫描网络、复位网络等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，回读刷新方法包括：

系统上电，导入FPGA配置文件，完成FPGA的配置工作；

控制芯片回读FPGA帧地址寄存器中的数据，若数据相同则继续下一步骤，若不同则需要系统重新上，重新导入FPGA配置文件；

控制芯片回读FPGA状态寄存器中的数据，若数据相同则继续下一步骤，若不同则需要系统重新上，重新导入FPGA配置文件；

控制芯片回读FPGA数百万锁存器寄存器中的数据，和外部存储芯片中的原始配置信息逐位对比，若相同核心控制芯片开始下一帧数据的回读，若不同需要刷新纠正，控制芯片触发刷新纠正流程。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述回读刷新方法还包括：

控制芯片重配置FPGA，准备刷新FPGA配置寄存器；

控制芯片以特定的顺序将外部芯片中的配置数据写入FPGA中，完成数百万配置锁存器中的数据更新；

控制芯片重复一次写配置数据的操作保证对已发生翻转的数据的纠正。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自恢复三模冗余方法包括：

BRAM做自恢复三模冗余设计，每一路表决电路搭配一个表决器，各BRAM设计有地址计数器和写使能端口；

每块BRAM输出同一个地址的三路BRAM单元数据用于表决；

FPGA将表决后的数据输入到比较器进行数据检测；

若比较器检测的数据正确则输出正确的数据，地址计数器使能，继续计数，开始下一RAM单元的检错纠错；若数据检测的数据错误则由比较器判断另外两路表决电路中正确的数据并输出，写使能端口激活，由自恢复回路纠正BRAM中的错误数据，地址计数器使能，继续计数，开始下一RAM单元的检错纠错。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述三模冗余设计包括：

按照RAM的性能参数定义宏参数；

将RAM配置成三个BRAM，每个BRAM设计一个地址计数器，地址计数器搭配表决器做三模冗余自恢复处理，综合生成地址计数器网表；

生成BRAM自纠错模块网表；

综合定义的宏参数生成原始网表文件；

用BRAM自纠错模块的网表替换原始网表文件中的BRAM网表；

使用新的网表文件进行布局布线。