[发明专利]一种SRAM型FPGA单粒子辐照试验测试系统及方法

说明书

技术领域

该发明涉及一种SRAM型FPGA单粒子辐照试验测试系统及方法。

背景技术

航天应用领域中，对集成电路需求不断增加，大规模、高集成度的集成电路越来越普遍，FPGA在航天集成电路中占有重要席位。在空间运行的集成电路会直接暴露在空间辐射环境中，辐射产生的效应会造成FPGA性能下降，严重时可能导致功能错误甚至失效。空间辐照效应分单粒子效应和总计量效应，单粒子效应对SRAM型FPGA影响更为明显。因此，FPGA在空间系统应用之前，务必要对其进行充分的辐照试验评估。针对评估结果，对辐照敏感单元做加固处理，从而为型号器件选型和设计提供数据依据。

目前单粒子效应的测试处于地面模拟试验阶段。在进行试验时，根据试验需要，经常要对被测器件进行配置、回读和部分重配的操作。目前现有的单粒子辐照试验系统部分重配操作是在控制系统中使用控制芯片进行部分重配操作，这种方法实现复杂，不易调试，且易发生重配不成功的现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对FPGA对单粒子效应试验的强烈需求，提供了一种简单、可靠的基于刷新芯片的SRAM型FPGA单粒子辐照试验测试系统及方法，使用刷新芯片代替现有辐照试验系统中的部分重配模块，可以更方便可靠地对被测芯片进行刷新；且本发明能够实现对触发器进行静态和动态翻转测试，结合两种方法可以得到更可靠的触发器翻转数据。

本发明的技术方案：

一种SRAM型FPGA单粒子辐照试验测试系统，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。

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。

第一通信接口和第一通信接口采用RS485串口。

利用上述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