[发明专利]一种针对SRAM型FPGA的逐位翻转故障注入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于SRAM型FPGA的逐位翻转故障注入方法，属于FPGA空间可靠性技术领域。

背景技术

FPGA发生单粒子翻转后，其故障表现为FPGA中存储单元的内容改变，而这些存储单元的内容是由配置文件中的比特位决定的。目前，在地面上模拟空间中的单粒子翻转主要采用辐射模拟，即采用重离子或高能质子等模拟源来辐照器件，测试其辐射敏感参数，为器件的选型和预估实际辐射环境中单粒子翻转率提供依据。

如果采用辐射模拟的方法，首先，被辐照过的器件不能再被使用，从而提高了试验的成本；其次，国内的高能加速资源器资源相对较少，预约困难；再次，这种方法对于调整粒子种类和能量的操作较为复杂，难以控制注入位置；最后，经过原子序号小的粒子辐射后会发生二次核子反应，造成辐射污染，具有较高危险性。

与此相比，模拟单粒子翻转的第二种方式-故障注入的方法则弥补了上述缺点，成为地面模拟单粒子翻转的重要手段。尤其是利用SRAM型FPGA重配置特性进行的故障注入方法得到了极大的关注，但是现在还存在用户无法根据对应资源敏感位来决定翻转位的弊端。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述间题，提出一种针对SRAM型FPGA的逐位翻转故障注入方法，通过检测电路设计配置存储单元中的单粒子翻转敏感位位置，得到动态翻转截面和失效率，绘出可靠度变化曲线，从而可以对电路设计空间应用的可靠度进行评测。

一种针对SRAM型FPGA的逐位翻转故障注入方法，包括以下几个步骤：

步骤一：初始配置；

测试开始后，首先控制器对被测芯片进行初始化配置；

步骤二：翻转比特位；

上位机发送逐位翻转指令，控制器根据指令对被测芯片配置数据进行逐位翻转，再将翻转位所在数据帧重配置到被测芯片，完成动态重配置；

步骤三：判断是否产生错误；

动态重配置完成后，比较被测芯片输出结果和预知的正确结果，判断第一位时，如果结果错误，则引起输出结果错误的位为敏感位，错误数H＝H+1，错误数初始值为0，并将相应位的msk掩码值记为1，修正比特位；如果结果正确，将相应位的msk掩码值记为0，修正比特位，依次类推，逐位进行判断，全部完成后，将msk掩码值上传至上位机；

步骤四：判断是否完成测试；

判断测试是否完成，如果完成则将错误数上传至上位机，进入步骤五，如果没有完成，则返回步骤二；

步骤五：获取FPGA的动态翻转截面和可靠度变化曲线；

上位机将上传的msk掩码值与错误数生成一个msk.dat掩码文件，根据msk.dat掩码文件得到敏感位的总位数及具体位置；

得到敏感位的个数后，根据式(1)得到FPGA的动态翻转截面：

σd=σs×#sensitivebits#totalbits---(1)]]>

其中，σ_d为FPGA的动态翻转截面，σ_s为FPGA的静态翻转截面；σ_d的单位与σ_s相同，为cm²/device；#sensitivebits为敏感位总位数，#sensitivebits配置数据总位数；

将敏感位位数乘以每位的翻转率μ，单位为/bit/day，得到了系统的失效率λ，单位为/day，如(2)式所示；

λ＝#sensitivebits×μ             (2)

得到失效率后，由于系统可靠度服从泊松分布，其可靠度表达式如(3)式所示，绘出可靠度变化曲线：

R＝exp(-λt)(3)

其中，R表示可靠度，t表示时间。

本发明的优点在于：

(1)试验花费时间较少；