[发明专利]具有单粒子翻转故障注入功能的微型ICAP控制器

说明书

一种具有单粒子翻转故障注入功能的微型ICAP控制器，PicoBlaze作为ICAP控制器的主控制单元，接收来自重构系统的功能请求或故障注入请求指令，然后控制ICAP端口与帧故障检测单元进行工作；ICAP控制器的结构：由RAM、PicoBlaze控制器、ICAP端口、帧检测单元组成；PicoBlaze控制重配置和故障注入的整个过程；RAM受PicoBlaze控制器的控制，用于存储配置帧数据；帧检测单元用于对配置过程中的帧数据进行校验；在配置过程中，PicoBlaze接收重构系统的功能指令，解析之后完成相应功能。ICAP控制器故障注入功能不需要额外的资源，不影响重构系统的运行，效果接近真实环境。

技术领域：

本发明具有单粒子翻转故障注入功能的微型ICAP{ICAP是InternalConfiguration Access Port(ICAP)内部配置端口的缩写}控制器，其是一种用于动态重构过程中进行部分比特文件重配置的控制器，特别是一种具有实时在线单粒子翻转故障注入功能的配置端口控制器，实现对FPGA在线故障注入以及重配置功能，属于计算机技术领域。

背景技术：

当前，FPGA在嵌入式系统以及高速运行环境中的应用越来越多，这得益于FPGA灵活的可编程特性，再加之它具有可重构的特性，使得FPGA在工业控制中的作用越来越大。可重构特性允许用户在FPGA运行过程中动态的改变部分内部的配置信息。用户通过内部配置端口(ICAP)访问FPGA的配置寄存器。ICAP控制器作为重构系统重要的环节，它处于重构系统的静态区，如果能够缩小ICAP控制器所占用的资源数量，那么动态重构区的面积就更大，重构过程就会更加灵活。同时可靠性是动态重构系统的一个非常重要的指标，而在太空等特殊应用场合，因为空间中高能粒子的存在使得FPGA受到单粒子翻转的影响较为严重，因此，研究单粒子翻转对重构系统的可靠性影响很有必要。当前重构系统故障诊断中使用的故障注入方法多数依赖专门的器件或者软件，导致了资源占用多而且增加了重构系统连接的复杂度，进而降低可靠性。

发明内容：

本发明提供一种具有单粒子故障注入功能的微型ICAP控制器，其目的是：为动态重构系统提供一种占用资源少、功能齐全并且具有在线单粒子翻转故障注入功能的ICAP控制器。该控制器减少了重构系统中ICAP控制器的资源占用，使得系统用于任务重构的资源面积增大，同时为重构系统的可靠性研究提供了有效的在线故障注入方法。

本发明提供一种具有单粒子故障注入功能的微型ICAP控制器，其技术方案是：PicoBlaze作为ICAP控制器的主控制单元，接收来自重构系统的功能请求或故障注入请求指令，然后控制ICAP端口与帧故障检测单元进行工作。

ICAP控制器的结构：请参阅图1，由RAM、PicoBlaze控制器、ICAP端口、帧检测单元组成；作为ICAP控制器的主控单元PicoBlaze控制重配置和故障注入的整个过程；RAM受PicoBlaze控制器的控制，用于存储配置帧数据；帧检测单元用于对配置过程中的帧数据进行校验。在配置过程中，PicoBlaze接收重构系统的功能指令，解析之后完成相应功能。

ICAP控制器内部端口连接情况如下：