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一種FPGA的SEU效應(yīng)測試方法研究

2019-07-01 02:31:40王志國孟令軍張皓威張敏
中國測試 2019年1期

王志國 孟令軍 張皓威 張敏

摘要:為對"GA在低空環(huán)境下受高能粒子輻射而產(chǎn)生的單粒子翻轉(zhuǎn)(SEU)進(jìn)行失效統(tǒng)計(jì),設(shè)計(jì)一種便攜式實(shí)時(shí)FPGA的SEU效應(yīng)測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用FPGA作為主控模塊,以樹莓派作為上位機(jī),通過長距離低壓差分信號(hào)線遠(yuǎn)程連接到被測FPGA進(jìn)行測試。上位機(jī)接收測試結(jié)果存儲(chǔ)至SD卡,并實(shí)時(shí)顯示到車載顯示器,以供測試人員即時(shí)了解測試情況。經(jīng)過在青藏高原實(shí)地測試,獲得大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。對測試結(jié)果進(jìn)行分析,得到的大氣中子劑量與FPGA的SEU事件概率之間的數(shù)值關(guān)系與預(yù)期一致。測試結(jié)果表明該便攜式實(shí)時(shí)測試系統(tǒng)科學(xué)有效,可為低空飛行器的FPGA選型提供一定參考。

關(guān)鍵詞:FPGA;低空環(huán)境;單粒子翻轉(zhuǎn);樹幕派;低壓差分信號(hào)

中圖分類號(hào):V11 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-5124(2019)01-0115-06

0 引言

由于FPGA具有容量大、速度快、穩(wěn)定性好、并行數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)以及開發(fā)成本低周期短的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空宇航領(lǐng)域的控制與信號(hào)處理[1]。目前絕大多數(shù)FPGA屬于SRAM型邏輯塊陣列,是一種易失性存儲(chǔ)器件[2],尤其是集成電路工藝達(dá)到了微米、納米級別,F(xiàn)PGA的內(nèi)核電壓降低、門數(shù)劇增[3],單粒子翻轉(zhuǎn)(single event upset,SEU)、單粒子功能中斷(single event function interrupt,SEFI)和單粒子瞬態(tài)脈沖(single event transient,SET)等一系列單粒子效應(yīng)發(fā)生的可能性大大增加[4]。其中,SEU是最常見的FPGA單粒子故障,當(dāng)空間各類粒子(如質(zhì)子、中子、α粒子等)對FPGA產(chǎn)生輻射,很容易發(fā)生SEU,從而使FPGA功能紊亂甚至失效,對飛行器造成不可預(yù)估的影響和損害[5]。因此,國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)對FPGA的SEU效應(yīng)進(jìn)行了研究。……

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