基于FPGA的星载计算机容错技术研究

来源 :中国航天第二研究院 航天科工集团第二研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hou0608
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
空间辐射作为航天器故障的主要来源,一直以来备受人们的关注,星载计算机的容错技术也成为航天器设计的关键技术之一。随着半导体制造工艺的发展,电子器件的物理尺寸不断减小,以往被忽略的辐射损伤问题逐渐显现,给现有的容错技术提出了挑战。  本文基于在航天领域中广泛应用的FPGA技术,对星载计算机的容错设计展开了研究,特别是针对以往大尺寸器件中忽略的SRAM中单粒子多位翻转的问题,在进行了调研、学习和分析现有国内外文献的基础上,提出了一种数据交错技术。该技术参照版图交错法的原理,在FPGA的软件设计等级实现了数据的交错存储,与传统EDAC模块结合后实现了对MBU大部分翻转形式的纠正。本文主要研究内容和结论概述如下:  1)针对空间辐射对星载计算机的主要影响形式,完成了适用于本课题项目的星载计算机的容错设计工作,设计包括对整机采取了双机冷备份及关键开关量的三模冗余设计,提高了系统的可靠性。  2)针对星载计算机的存储模块的单粒子多位翻转的问题,由于传统的存储器容错技术不能很好的解决MBU问题。通过对SRAM内部结构、MBU的形成机理、以及现有抗MBU技术的充分学习和分析,提出了一种能同时纠正多比特位翻转的技术,称为数据交错技术,并通过MATLAB仿真验证了提出的数据交错技术对MBU的纠错能力。仿真和试验数据表明,该种数据交错技术与(12,8)汉明码及(21,16)汉明码结合后,可将传统EDAC模块对单粒子引起的两位及三位翻转的纠错率,从53.69%及28.91%提升至99.82%。实现了MBU大部分翻转形式的纠正。  3)基于FPGA实现了改进后的EDAC模块的电路设计及优化并进行了仿真及板级测试。通过对译码阶段的错误图样生成的两种方式:顺序查询法和二叉树查找法进行性能比较分析,总结出这两种查找方法的优缺点,达到了较优的EDAC模块的电路设计。经与传统EDAC模块的对比分析,验证了改进后的EDAC模块以较低代价提升了传统EDAC模块的纠错能力。
其他文献
在空间探索、深海探测、核场所管理等领域,机器人都发挥着重要作用,但由于受到目前的机器人技术水平和人工智能水平的限制,实现在这些领域下完全自主工作的机器人仍然有很大困难
在软件工程中,要解决“软件危机”,就要解决其核心问题:需求问题,特别是需求获取和需求建模问题。需求获取、表达以及建模方法的研究是当前需求工程中的研究热点。目前,虽然已经存
学位
随着计算机网络在政治、经济、军事等领域的日益普及和广泛应用,越来越多的基于网络实现的信息服务系统,如电子商务、电子政务等迅速开展,逐渐形成以个人、企业与政府为主体的全
自60年代出现软件危机以来,世界各国政府、计算机软件研究机构和组织在软件工程化方法、技术和工具的研究、开发和实践方面投入了大量的人力、物力和资金。人们认识到,要高效率
学位
本文以本单位研发的有源电力滤波器(APF)的RS232通信线缆进行电快速脉冲群试验的时候,遇到RS232通信的接口芯片损坏的情况为切入点,进行电快速脉冲群对RS232通信影响和防护的研
伴随着Internet的爆炸性增长,互联网越来越多地呈现出一些新的特征,主要体现在网络流量的指数型增长、业务种类的多样化以及网络架构的日益复杂化等方面。在日益庞大和复杂的网
学位
以数字为媒介进行的数据传输,在当今极其重要,但在数字媒体数据传输过程中,可能会发生与所发送数据的安全相关的问题。水印技术被引入作为多媒体内容的知识产权(IPR)保护工具。
伴随网络技术的普及和发展,网络安全问题日益严重。网络攻击事件频频发生,不仅造成巨大的经济损失,并且严重阻碍了网络技术的应用和发展,亟需建立有效的安全防护措施。 为了保
多元化协同作战使武器协同成为必需。对于导弹攻击,单枚导弹已经无法充分发挥其作战效能,多导弹间的协同作战变得越来越重要。多枚导弹组成的编队,通过采用有效的协同策略,可极大
信息技术已经成为现代组织赖以生存和发展的基石,现代组织机构(如企业、政府机关、教育等)都越来越依赖于IT支撑下的各种应用系统,与此同时,他们也对应用系统建设的敏捷性、灵活