[发明专利]一种基于JTAG接口的单粒子辐照试验测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单粒子辐照试验测试系统及方法，特别是一种基于JTAG接口的单粒子辐照试验测试系统及方法，属于FPGA测试及辐照试验领域。

背景技术

现场可编程门阵列(FPGA)器件具有灵活性高、成本低、周期短等优点，大大缩短了研制生产周期和最大化降低了风险，特别适合航天工程对宇航级器件的高可靠、多品种、小批量的特色要求，广泛应用于国内外航天工程中。但空间环境中单粒子效应对SRAM型FPGA器件的影响很大，很容易导致卫星通信或控制功能失常，对军事及经济造成巨大损失。因此，FPGA在空间系统应用之前，务必要进行充分的辐照试验评估。单粒子辐照试验为评估FPGA抗辐照指标的基本方法。

目前现有的单粒子辐照试验系统通常采用CPU或嵌入式芯片作为控制系统，使用SelectMAP端口对被测FPGA进行配置和回读操作，这种方法实现复杂，且不够稳定，并且只能针对单一器件进行单粒子辐照试验，不具备通用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于JTAG接口的FPGA单粒子辐照试验测试系统及方法，使用JTAG接口对被测FPGA进行配置和回读，可以使系统更加稳定，结果更加可靠，并且通过回读IDCODE可以自动识别被测FPGA的器件型号。

本发明的技术方案：一种基于JTAG接口的单粒子辐照试验测试系统，包括：上位机和测试板；

所述上位机用于进行试验参数设置、试验过程控制和试验结果显示；

所述测试板放置于辐照罐内，测试板包括SRAM、配置PROM、控制处理FPGA、RS485通信接口和被测FPGA；所述控制处理FPGA包括被测FPGA配置模块、JTAG回读模块、SRAM读写模块、过程控制模块和串口通信模块；

控制处理FPGA中的串口通信模块通过RS485通信接口接收上位机发送的控制指令及被测FPGA配置码流，通过过程控制模块将控制指令发送给被测FPGA配置模块、JTAG回读模块和SRAM读写模块，并通过SRAM读写模块将接收的被测FPGA配置码流存放在SRAM中；

单粒子辐照试验前，过程控制模块控制被测FPGA配置模块通过SRAM读写模块从SRAM中读取被测FPGA配置码流，并通过JTAG接口对被测FPGA进行配置；被测FPGA配置完成后，过程控制模块控制JTAG回读模块通过JTAG接口从被测FPGA中回读码流，并通过SRAM读写模块发送给SRAM，作为回读对照码流存储在SRAM中；

单粒子辐照试验开始后，过程控制模块控制JTAG回读模块通过JTAG接口从被测FPGA中实时回读码流，作为试验码流，同时通过SRAM读写模块从SRAM中读取回读对照码流。

所述RS485通信接口采用的波特率大于1M。

所述SRAM的存储容量大于8M。

所述JTAG接口的时钟频率小于等于6M。

一种基于测试系统的单粒子辐照试验测试方法，步骤如下：

(1)上位机与控制处理FPGA进行握手通信；握手成功后上位机向控制处理FPGA发送被测FPGA配置码流；控制处理FPGA通过SRAM读写模块将被测FPGA配置码流存储到SRAM中；

(2)上位机发送配置被测FPGA命令，过程控制模块控制被测FPGA配置模块通过SRAM读写模块从SRAM中读取被测FPGA配置码流，并通过JTAG接口对被测FPGA进行配置；

(3)配置完成后，上位机发送回读对照码流命令，过程控制模块控制JTAG回读模块通过JTAG接口从被测FPGA中回读码流，并通过SRAM读写模块发送给SRAM，作为回读对照码流存储在SRAM中；回读对照码流时首先收到被测FPGA的IDCODE，通过IDCODE识别被测FPGA的器件类型；

(4)开启辐照源，上位机根据采样周期发送采样命令至控制处理FPGA；控制处理FPGA在收到采样命令后，控制JTAG回读模块通过JTAG接口回读被测FPGA码流；回读被测FPGA码流时首先收到被测FPGA的IDCODE；

(5)比较步骤(3)中对照码流中的IDCODE和步骤(4)被测码流中的IDCODE，判断JTAG端口是否锁死，若两个IDCODE不同，则JTAG端口锁死，发生单粒子功能中断，进入步骤(6)；若两个IDCODE相同，则JTAG端口未锁死，没有发生单粒子功能中断，进入步骤(7)；

(6)控制处理FPGA发送单粒子功能中断信息至上位机，进行测试板硬复位，返回步骤(1)；