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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。