一种用于FPGA的单粒子翻转试验系统设计研究

单粒子翻转(SEU)试验是测试FPGA芯片抗单粒子翻转性能的重要方法.提出了一种用于测试FPGA芯片抗单粒子翻转性能的试验系统;该系统通过比对待测FPGA芯片输出数据序列和正确数据来判断是否发生数据翻转.如果发生数据翻转,则进一步统计翻转次数和翻转性质,从而能够较全面的测试FPGA芯片的抗单粒子翻转性能.运用该试验系统对某款FPGA芯片进行了单粒子翻转试验,测试结果显示该试验系统能够正确评估被测芯片的抗单粒子翻转性能.     

基于部分重配置的FPGA内嵌BRAM测试方法

对于FPGA的内嵌BRAM资源的测试,传统的方法存在着故障覆盖率不够高,测试配置数目较多,以及测试时间较长的缺点.针对上述问题,本文提出了一种新的利用FPGA内嵌ICAP核进行片内自动部分重配置功能来实现对FPGA内嵌BRAM核的内建自测试方法,且无需额外的外接存储单元.在已有方法的基础上提高了对写破坏故障、读破坏故障、干扰耦合故障、写破坏耦合故障、读破坏耦合故障以及BRAM初始化功能故障的覆盖,改进算法使程序执行周期数降低一半左右,同时将多个算法集成在同一个测试配置里来实现降低测试的完整配置数,从而降低测试时间.测试结果表明,该方法在故障覆盖率上可以达到100%,而且测试配置数可以降低至两个完整配置,其中每个完整配置里包含13个算法的片内自动部分重配置,实测得到总测试时间仅为131.216ms.     

基于SRAM乒乓操作的数据采集系统的设计

为提高近红外焦平面阵列探测器采集数据过程中图像数据的完整性及数据的采集传输速度,选用具有特殊并行处理方式的FPGA作为核心控制模块,运用两片SRAM作为数据缓冲模块,通过输入数据选择模块和输出数据选择模块的相互配合,将经过缓冲的数据流没有时间停顿地送到运算处理单元。仿真及实验结果表明,双SRAM乒乓操作技巧的使用,极大地提高了数据的缓存速度,实现了数据的无缝处理与传输。     

65nm FPGA中基于位宽选择的高速Block RAM设计

针对高性能现场可编程门阵列(FPGA)应用中数据存储交换的高速、多种位宽配置需求,本文设计了一种基于数据位宽可调整的高速Block RAM,并将其嵌入自主研发的FPGA芯片中.在该FDP15芯片中,Block RAM采用65nm的1P10M层金属,核电压1.2VCMOS工艺技术,可以实现1bit×16k,2bits×8k,4bits×4k不带校验位和9bits×2k,18bits×1k,36bits×512带有校验位的6种位宽选择模式,3种写入模式的双端口独立工作.文中针对位宽配置选择功能提出了一种单元可重复的电路结构,同时采用模拟位线延迟反馈机制实现了Block RAM较高的工作频率.流片测试的结果表明Block RAM可以实现真正的双端口独立工作,其6种位宽模式和3种写入模式功能正确,开关参数延迟可以达到2.25ns,与Xilinx同等功能、规模的芯片Virtex-4中内嵌Block RAM相比,性能接近.     

一种用于可编程逻辑的阵列的单粒子翻转试验系统设计研究

单粒子翻转(SEU)试验是测试FPGA芯片抗单粒子翻转性能的重要方法。提出了一种用于测试FPGA芯片抗单粒子翻转性能的试验系统;该系统通过比对待测FPGA芯片输出数据序列和正确数据来判断是否发生数据翻转。如果发生数据翻转,则进一步统计翻转次数和翻转性质,从而能够较全面的测试FPGA芯片的抗单粒子翻转性能。运用该试验系统对某款FPGA芯片进行了单粒子翻转试验,测试结果显示该试验系统能够正确评估被测芯片的抗单粒子翻转性能。     

基于FPGA的微处理器SET敏感性评估方法

为了快速准确地的评估微处理器单粒子瞬态(single event transient,SET)软错误敏感性,文章提出了一种改进的基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)故障注入的软错误敏感性评估方法。该方法通过分析微处理器门级网表和时序文件,提取SET故障注入位置和传输延时信息,使用扫描链实现SET故障脉冲的注入,同时考虑了时窗屏蔽效应、逻辑屏蔽效应和电气屏蔽效应对SET故障脉冲传播的影响;并使用该方法对PIC16F54微处理器进行了故障注入。实验结果表明,基于该方法进行故障注入及软错误敏感性评估所需的时间比Isim软件仿真方法提高了约4个数量级。     

基于FPGA的除法器算法研究

介绍了实现除法器的恢复余数法、不恢复余数法、倒数除法以及牛顿迭代方法,并针对牛顿迭代方法的缺点,介绍了一种优化算法,此优化算法可以在满足很高精度的前提下,具有很快的收敛速度。最后,基于现场可编程门阵列(FPGA)对各种算法进行了比较。     

基于FPGA的数字式秒表设计

介绍了在Max plusⅡ的EDA软件平台上,一种基于FPGA的数字式秒表的设计方法,给出了顶层电路图和各模块的设计。通过编辑、编译和器件编程,将编程器文件以在线配置方式下载到ISP实验板的EPF10K10LC84-4器件中,经实际电路测试验证,达到了预期的设计要求,显示结果正确无误。     

基于FPGA的信号发生器的设计

本文结合工程实际,介绍一种基于FPGA的信号发生器的软硬升实现方案。利用FPGA接口灵活、编程简单的特点,采用Altera的飓风系列cyclone可编程门阵列芯片和AD公司的AD7847（D／A转换器）,实现了信号发生器的设计,并针对工程设计容易出现的问题,给出了解决的思路。     

恒模多用户检测算法的FPGA实现

介绍了恒模多用户检测算法,通过对算法分析,建立了该算法的实现框架,给出了用FPGA技术实现该算法模块的方案。     

SRAM型FPGA中轨应用可靠性分析

SRAM型FPGA在空间应用面临严重的单粒子效应问题,已有的研究大多集中在GEO和LEO轨道。由于中轨卫星的星上大容量信号处理需求日益增长,迫切需要寻求在容量、寿命与可靠性、成本之间折衷的有效解决方案,SRAM型FPGA能否满足中轨应用的可靠性需求成为关键问题。本文基于1/2恒星日回归轨道的中轨应用场景,选取了四款Xilinx FPGA,在日常辐射环境与太阳质子事件相结合的情况下进行了FPGA的可靠性分析,给出了三模冗余与定期刷新容错手段的选取策略,并讨论了对抗太阳质子事件的可行方案。结果表明,即使在最恶劣的辐射环境下,采用三模冗余结合周期刷新的加固手段,商业级FPGA也可达到同宇航级FPGA相当的可靠性水平。     

基于FPGA的星载UART通讯设计与实现

通用异步收发器(universal asynchronous receiver transmitter,UART)广泛应用在星载仪器单机内部通信。针对复杂的空间电磁环境,电路受宇宙射线、单粒子影响较大的特点,研究了面向空间环境应用的UART电路设计方法。该方法在硬件上,使用抗辐照反熔丝型FPGA和军品级的通信接口芯片,实现UART通讯的总线拓扑连接结构。软件上,使用硬件描述语言完成串口通信协议,结合三模冗余串行TMR、并行TMR技术、数字滤波技术,提高系统的容错能力,提高系统的可靠性。给出了UART收发电路的工作原理、实现框图,并进行了仿真实验,实验结果验证了该方法的有效性。     

基于FPGA的可重构性数字逻辑实验方法

在介绍可编程器件FPGA及其可重构性的基础上,举例说明了基于FPGA的数字逻辑实验的可重构方法,并讨论了基于FPGA的数字逻辑实验的可重构方法相对于传统数字逻辑实验教学的优势。     

基于MicroBlaze的FPGA重配置系统设计

介绍了Xilinx FPGA的配置模式和配置原理,提出一种基于MicroBlaze软核处理器的FPGA重配置系统设计方案。该方案灵活简便,具有很高的应用价值。     

立式TMR搅拌机的混合原理及其搅龙参数的设计

为给饲料搅拌机的设计和试验研究提供理论依据,本文分析了立式TMR饲料搅拌机的结构、特点及其混合原理,对其相关部件的参数进行了设计,特别时其核心部件——锥形搅龙的结构参数及其工艺参数进行了理论分析,据此设计丁立式TMR饲料搅拌机试验样机,并确定了搅龙结构参数与搅龙转速之间的相互关系,通过分析确定了在给定的搅龙结构参数下,搅龙的临界转速范围为27～68r／mim转速。     

高产奶牛全价混合日粮饲养技术

本文对我国奶牛的传统饲养技术主要存在的问题,以及对TMR饲养技术的优缺点和饲养要点进行了全面的论述,以期对探索适应我国奶牛的饲料混合、饲喂方法、设备建造以及牛场的建设等问题有所指导。     

软错误缓解动态部分可重构的抗单粒子方案

随着基于静态随机存储器(static random-access memory,SRAM)型现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)广泛应用于航空航天领域,太空辐照环境下FPGA产生单粒子翻转(single event upset, SEU)问题的概率日益提高,从而导致FPGA出现单粒子闩锁现象引起功能紊乱。针对该问题,基于SRAM型FPGA的架构诱发SEU机理分析,对传统三模冗余(triple module redundancy, TMR)的方案进行改进,设计一种逻辑上采用TMR进行备份、系统上采用软错误算法缓解执行,同时采用局部纠错和动态可重构的方法进行抑制的方案。皮秒激光注入试验结果显示,采用所提供方案的FPGA较传统方案试验电流平稳,验证了该方案可以有效对SEU进行抑制。     

实现FPGA高效动态可重配置的触发器电路

设计了一种在现场可编程逻辑阵列(FPGA)内可供配置的触发器电路结构.主要特点是:不需要浪费FPGA内组合逻辑的资源,就可以独立配置出56种全部常用类型的D触发器电路或锁存器电路;以FPGA在配置简单时序电路时增加50%面积的代价降低了配置为复杂时序电路时70%的延时和90%的面积.同时针对Xilinx Virtex系列FPGA动态重配置速度较慢的缺点,在触发器电路中加入了抓捕与写回电路;提出了通过硬件电路来实现重配置状态保存和写回的方法.与Xilinx Virtex器件完全用软件实现的方法相比,加快了FPGA动态重配置电路的速度.     

基于FPGA的数字误码测试系统设计与实现

设计了逐位比较型数字通信误码测试系统．首先,分析了误码测试系统的基本架构及其各组成功能模块;其次,讨论了误码测试系统中各关键模块的实现方法;最后,利用QuartusII7．2软件平台对设计的数字误码测试系统进行了仿真分析,验证了设计的正确性．