王志國 孟令軍 張皓威 張敏



摘要:為對"GA在低空環境下受高能粒子輻射而產生的單粒子翻轉(SEU)進行失效統計,設計一種便攜式實時FPGA的SEU效應測試系統。該系統采用FPGA作為主控模塊,以樹莓派作為上位機,通過長距離低壓差分信號線遠程連接到被測FPGA進行測試。上位機接收測試結果存儲至SD卡,并實時顯示到車載顯示器,以供測試人員即時了解測試情況。經過在青藏高原實地測試,獲得大量的現場數據。對測試結果進行分析,得到的大氣中子劑量與FPGA的SEU事件概率之間的數值關系與預期一致。測試結果表明該便攜式實時測試系統科學有效,可為低空飛行器的FPGA選型提供一定參考。
關鍵詞:FPGA;低空環境;單粒子翻轉;樹幕派;低壓差分信號
中圖分類號:V11 文獻標志碼:A 文章編號:1674-5124(2019)01-0115-06
0 引言
由于FPGA具有容量大、速度快、穩定性好、并行數據處理能力強以及開發成本低周期短的特點,被廣泛應用于航空宇航領域的控制與信號處理[1]。目前絕大多數FPGA屬于SRAM型邏輯塊陣列,是一種易失性存儲器件[2],尤其是集成電路工藝達到了微米、納米級別,FPGA的內核電壓降低、門數劇增[3],單粒子翻轉(single event upset,SEU)、單粒子功能中斷(single event function interrupt,SEFI)和單粒子瞬態脈沖(single event transient,SET)等一系列單粒子效應發生的可能性大大增加[4]。其中,SEU是最常見的FPGA單粒子故障,當空間各類粒子(如質子、中子、α粒子等)對FPGA產生輻射,很容易發生SEU,從而使FPGA功能紊亂甚至失效,對飛行器造成不可預估的影響和損害[5]。因此,國內外許多研究機構對FPGA的SEU效應進行了研究。……