[发明专利]一种SRAM型FPGA单粒子辐照试验测试系统及方法

权利要求书

1.一种SRAM型FPGA单粒子辐照试验测试系统，其特征在于：包括上位机、电流监控采集板和测试板；上位机放置于试验监控室，上位机用于进行试验设置、试验过程控制和试验结果显示；测试板和电流监控采集板放置于辐照试验室；电流监控采集板包括电流监控采集FPGA、电流采集单元、供电模块和第一通信接口；电流监控采集FPGA分别与供电模块、电流采集单元、第一通信接口相连；电流监控采集FPGA通过第一通信接口与上位机相连；电流采集单元与供电模块相连，通过供电模块为测试板供电并返回被测FPGA的内核电流信号和I/O电流信号至电流采集单元；通过电流采集单元对所述内核电流信号和I/O电流信号进行处理后输入至电流监控采集FPGA，从而获得内核电流采样值和I/O电流采样值；测试板包括控制处理FPGA、刷新芯片、SRAM、配置PROM、存储PROM、第二通信接口及被测FPGA；被测FPGA位于试验区；控制处理FPGA、刷新芯片、SRAM、配置PROM、存储PROM、第二通信接口位于控制区；配置PROM用于存储配置控制处理FPGA的配置码流；存储PROM用于存储配置被测FPGA的测试码流，以供刷新芯片读取；被测FPGA与控制处理FPGA相连；控制处理FPGA分别与刷新芯片、SRAM、配置PROM、存储PROM、第二通信接口相连；控制处理FPGA通过第二通信接口与上位机相连；

控制处理FPGA通过控制所述存储PROM对被测FPGA进行配置，通过控制刷新芯片和所述存储PROM对被测FPGA进行刷新；SRAM存放回读码流、触发器位置信息、触发器串列对照数据；回读码流包括对照码流、被测器件码流；对照码流是被测FPGA辐照前的回读码流，被测器件码流是被测FPGA辐照之后的回读码流。

2.根据权利要求1所述的一种SRAM型FPGA单粒子辐照试验测试系统，其特征在于：

供电模块包括测试板控制区电源（D）及控制区电源接口（A）、测试板试验区电源（C）及试验区电源接口（B）；电流采样单元包括电流采样电路和电流采集ADC；

测试板控制区电源（D）输出3.3V、1.8V和1.2V供电至控制区电源接口（A），控制区电源接口（A）在电流监控采集FPGA的控制下给测试板的控制区供电；

测试板试验区电源（C）输出2.25V和2.97V供电至试验区电源接口（B）；试验区电源接口（B）在电流监控采集FPGA的控制下给被测FPGA供电；其中2.25V供电提供给被测FPGA的内核供电管脚；同时通过试验区电源接口（B）返回被测FPGA的内核供电管脚上的内核电流至电流采样电路；2.97V供电提供给被测FPGA的I/O供电管脚，同时通过试验区电源接口（B）返回所述I/O供电管脚上的I/O电流至电流采样电路；

电流采样电路将输入电流转换成电压信号并输出至电流采集ADC，电流采集ADC将电流采样电路输出的电压信号进行数字量化后输入至电流监控采集FPGA，获得内核电流采样值和I/O电流采样值。

3.根据权利要求1所述的一种SRAM型FPGA单粒子辐照试验测试系统，其特征在于：第一通信接口和第一通信接口采用RS485串口。

4.利用权利要求1所述的SRAM型FPGA单粒子辐照试验测试系统进行测试的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）初始化电流监控采集FPGA

上位机与电流监控采集FPGA进行通信握手，握手成功后给电流监控采集FPGA发送上电命令，电流监控采集FPGA控制对测试板的试验区和控制区上电；

2）初始化控制处理FPGA

上位机与控制处理FPGA进行握手通信，握手成功后上位机根据选择的测试码流向控制处理FPGA发送配置命令，控制处理FPGA对被测FPGA进行配置；所述测试码流将被测FPGA的触发器配置成移位寄存器链；上位机发送回读对照码流命令，控制处理FPGA读取被测FPGA的码流，将其存储在SRAM的对照码流存储区；上位机发送触发器位置信息至SRAM的触发器位置信息存储区和发送触发器串列对照数据到触发器串列对照数据存储区；

3）进行试验

开启辐照源，上位机根据采样周期发送采样命令至电流监控采集FPGA与控制处理FPGA；

电流监控采集FPGA在收到采样命令后，采集并返回被测FPGA的I/O电流采样值和内核电流采样值至上位机；当被测FPGA的I/O电流或内核电流任意一个增大至2A时，上位机控制电流监控采集FPGA自动切断电源以保护被测FPGA，然后重新给被测FPGA上电，返回步骤2）；上位机根据内核电流采样值判断是否发生单粒子闩锁，如果发生单粒子闩锁，上位机控制电流监控采集FPGA自动切断电源以保护被测FPGA，然后重新给被测FPGA上电，返回步骤2）；

控制处理FPGA在收到采样命令后，判断被测FPGA是否发生单粒子功能中断，如果发生单粒子功能中断，则控制处理FPGA自动对被测FPGA重新配置四次，任意一次配置成功，则控制处理FPGA进行单粒子翻转测试，若四次重新配置均失败则发送失败信息至上位机，提示用户进行硬复位；如果没有发生单粒子功能中断，控制处理FPGA进行单粒子翻转测试；单粒子翻转测试后控制处理FPGA上传可编程逻辑模块翻转数、块存储模块翻转数、以及触发器静态翻转数至上位机；根据触发器静态翻转数确定是否需要进行触发器动态翻转测试，当触发器静态翻转数大于0时，上位机控制所述控制处理FPGA进行触发器动态翻转测试，获得触发器动态翻转数，发送至上位机，然后转入步骤4）;当触发器静态翻转数等于0时，转入步骤4）；

4）判断试验是否结束；当试验结束时，上位机给电流监控采集板的电流监控采集FPGA发送断电命令，对控制处理FPGA与被测FPGA进行断电；然后保存试验数据；当试验没有结束时，返回步骤3）继续进行试验。