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基于FPGA的故障检测与定位的容错机制的研究

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Contents

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 本文所要研究的主要内容及大纲

第二章 FPGA及其容错技术的概述

2.1 现场可编程门阵列的概述

2.1.1 FPGA简介

2.1.2 FPGA的研究现状

2.1.3 FPGA器件的发展趋势

2.2 Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA的概述

2.2.1 可配置逻辑模块

2.2.2 输入/输出模块

2.2.3 互联资源

2.3 FPGA的配置过程

2.3.1 FPGA配置模式

2.3.2 FPGA配置流程

2.4 容错技术

2.4.1 容错技术的起源

2.4.2 容错技术的分类及特点

2.4.3 容错技术的发展及研究现状

第三章 FPGA互联资源的故障检测的研究

3.1 故障模型

3.1.1 常用的FPGA故障模型

3.1.2 其他类型的FPGA故障模型

3.1.3 互联资源的故障模型

3.2 互联资源的故障检测方法

3.2.1 传统的互联资源单故障检测方法

3.2.2 改进后的互联资源单故障检测方法

第四章 基于配置数据的故障检测方法的探究

4.1 典型的FPGA故障检测方法

4.1.1 典型的FPGA故障检测方法

4.1.2 相关概念

4.2 基于配置数据的故障检测方法的设计与验证

4.2.1 基于配置数据的故障检测方法设计

4.2.2 基于配置数据的故障检测方法的设计实现流程

4.2.3 模块设计及仿真验证

4.3 基于配置数据的故障检测方法的关键问题

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

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摘要

由于现场可编程门阵列FPGA具有可多次编程、结构灵活和可靠性高的特点,被应用于大型数字系统中。一旦这些数字系统发生了故障,必将造成人员和财产的巨大损失,因此该系统需要具有高的可靠性。实际应用发现,实现容错的常规方法已经不能满足实际的要求,亟待一种新的容错方法进一步满足实际需求。因此,本文针对有限资源FPGA芯片进行研究,克服了高品质芯片使用久了也会出错或增加系统备份和冗余会使系统的体积、重量和成本急剧增加的缺陷,探究出一种新的基于FPGA的故障检测方法。
   通过分析高可靠性系统的应用背景和意义,在深入剖析FPGA芯片体系结构的基础上,针对。FPGA互联资源的故障覆盖率不高和故障定位不精确的缺陷进行研究,提出了一种有效提高故障覆盖率和故障定位精确度的方法。该方法根据FPGA可多次编程的特点,增加编程模型,可将互联资源的单故障定位到具体开关或一对线段,并可覆盖互联资源的全部单故障。
   本文在分析典型的FPGA故障检测方法的基础上,完成了基于配置数据的故障检测方法的模块设计,成功设计了三个功能模块,并完成仿真验证。最后,探究了基于配置数据的故障检测方法的关键问题。

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