[发明专利]一种FPGA单粒子翻转故障模拟系统和方法

说明书

本发明公开了一种FPGA单粒子翻转故障模拟系统和方法，其中，所述系统包括：包括TCL脚本控制模块上位机，以及，包括待测电路、对比电路和监控电路的下位机；TCL脚本控制模块，用于进行单粒子翻转故障模拟和监控结果数据的获取；待测电路，用于在模拟的单粒子翻转故障环境下运行；对比电路，用于在正常环境下运行；监控电路，用于对待测电路和对比电路的电路运行状态进行监控。在本发明中，位于上位机的TCL脚本控制模块直接控制单粒子翻转故障模拟的流程，无需下位机硬件控制电路的辅助；下位机电路的设计不依赖于目标FPGA器件的特性，与器件架构无关，移植到其他FPGA器件时无需更改用户设计。

技术领域

本发明属于测试技术领域，尤其涉及一种FPGA单粒子翻转故障模拟系统和方法。

背景技术

FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)在辐射环境下受单粒子翻转效应的影响，配置码流中配置位的逻辑状态易发生翻转，从而破坏电路功能。单粒子翻转故障模拟是一种人为翻转配置码流以评估电路在单粒子翻转效应下工作的可靠性的方法。常用的方式是建立由上位机和下位机(硬件电路)组成的单粒子翻转故障模拟系统。该单粒子翻转故障模拟系统的上位机提供用户界面，负责操作命令的发送、数据的存储和显示；下位机包含故障模拟的目标电路和控制电路，控制电路接收上位机的操作命令，直接控制故障模拟的流程。

现有的单粒子翻转故障模拟系统的工作模式，控制的主动权由硬件电路掌握，上位机仅是一个管理者的角色。然而，由于控制电路功能复杂，电路规模大，通常在独立于实现目标电路的FPGA芯片的另一FPGA芯片上实现，这样一来，系统的硬件开销就会提高。

其次，在现有的单粒子翻转故障模拟系统中，上位机与下位机使用串口通信协议进行交互，交换的数据包括流程控制命令和采集的电路运行数据。下位机在串口接收到命令之后才能执行相应的功能，而且故障模拟是以配置位为单位进行的，因此对每个配置位的故障模拟都以串口接收命令为开始、串口上传数据为结束，之后继续下一位的故障模拟，电路的运行速度在很大程度上受到通信模式的限制。

此外，现有的单粒子翻转故障模拟系统还存在一个系统可移植性的问题：硬件系统固有的排他性和控制电路对目标器件特性的依赖性，导致单粒子翻转故障模拟系统的开发周期长，且系统可移植性差，只对目标型号的FPGA器件适用。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种FPGA单粒子翻转故障模拟系统和方法，位于上位机的TCL脚本控制模块直接控制单粒子翻转故障模拟的流程，无需下位机硬件控制电路的辅助；下位机电路的设计不依赖于目标FPGA器件的特性，与器件架构无关，移植到其他FPGA器件时无需更改用户设计。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种FPGA单粒子翻转故障模拟系统，包括：上位机和下位机；其中，所述上位机，包括：TCL脚本控制模块；所述下位机，包括：待测电路、对比电路和监控电路；

TCL脚本控制模块，用于从目标配置码流的地址集合中选取一个地址元素；以及，根据所述地址元素中的帧地址和位偏移，进行单粒子翻转故障模拟；

待测电路，用于在模拟的单粒子翻转故障环境下运行；

对比电路，用于在正常环境下运行；

监控电路，用于对待测电路和对比电路的电路运行状态进行监控；

TCL脚本控制模块，还用于获取监控电路的监控结果数据。

在上述FPGA单粒子翻转故障模拟系统中，所述TCL脚本控制模块，包括：

回读子模块，用于根据所述帧地址执行回读功能，从下位机中获取回读帧数据；

码流翻转子模块，用于根据所述位偏移，对所述回读帧数据中的目标配置位进行逻辑翻转，得到翻转帧数据；