星上SRAM型FPGA抗SEU内部刷新系统设计

王番; 施敏华; 常亮

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星上SRAM型FPGA抗SEU内部刷新系统设计

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卫星上常用的静态随机存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)器件易受到空间环境中高能粒子辐射发生单粒子翻转,从而可能导致电路出现故障,引起卫星无法正常工作。针对此问题,文章采取的抗单粒子翻转方法是通过FPGA的内部访问接口(ICAP),对配置数据进行回读刷新,并使用纠错能力更强的RM(2,5)码来替代常用的FRAME_ECC纠错码,最高可以支持对3个比特位的翻转进行检错纠错,进一步提高了系统的纠错能力。除此外,还对刷新控制电路部分进行三模冗余加固处理,降低了刷新控制电路出现单粒子翻转的可能性。并且对冗余模块增加错误判断,可及时识别冗余部分是否发生单粒子翻转,避免由于错误累积可能导致多个冗余模块发生故障的现象。通过以上措施的改进,提高了系统的可靠性。同时在布局布线过程中,将待刷新电路与刷新控制电路进行分布式布局,使得对待刷新电路帧地址的确定更加方便。最后,通过实验仿真论证了改进后的内部刷新系统容错率是传统内部刷新系统的2.56倍。

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来源
《航天器工程》|2022年第2期|108-116|共9页
作者
王番; 施敏华; 常亮;
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作者单位

中国科学院微小卫星创新研究院;

中国科学院大学;

上海微小卫星工程中心;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类大规模集成电路、超大规模集成电路;
关键词
静态随机存储器; 现场可编程门阵列; 单粒子翻转; 内部访问接口; 纠错码; 刷新;

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