[发明专利]一种SRAM型FPGA片内跟踪环路单粒子翻转错误修复方法

说明书

本发明公开了一种SRAM型FPGA片内跟踪环路单粒子翻转错误修复方法，相比于直接对三个跟踪环路输出结果直接进行三模表决的方法，可以避免单个跟踪环路出错后没有立即纠正，错误发生积累导致多个跟踪环路出错，进而不能输出正确结果的问题，确保三个跟踪环路的错误不会发生累积；同时，对出错的通道数据进行同步检错纠错，实现了对FPGA跟踪环路的无中断恢复设计，保证了三个跟踪环路工作状态的一致性；通过跟踪环路三模冗余设计以及利用对单粒子翻转不敏感的反熔丝型FPGA三模检错纠错电路，能可靠及时地发现跟踪环路的单粒子翻转错误。三模冗余与判决均采用FPGA软件实现，相比于FPGA硬三模实现方法，可以节省电路资源。

技术领域

本发明属于可靠性设计技术领域，具体涉及一种SRAM型FPGA片内跟踪环路单粒子翻转错误修复方法。

背景技术

天基探测、卫星导航、航天测控等应用领域，为了获得需要的目标测量信息，信号处理系统通过需要对接收的无线电信号进行捕获和跟踪。SRAM型现场可编程门阵列(FPGA)由于其片内逻辑门、乘法器、存储器等资源丰富，被广泛用于对无线电信号捕获与跟踪复杂算法的片内实现。随着SRAM型FPGA集成度的提高，在空间辐照环境下易发生单粒子翻转效应，造成电路功能错误与故障，严重影响到应用SRAM型FPGA的电子系统工作可靠性与安全。特别是SRAM型FPGA片内的跟踪环路为带反馈的周期性更新的闭合环路，一般包括相关器、环路鉴别器、环路滤波器、本地信号生成器等实现信号处理的处理环节，一旦发生单粒子翻转错误，其错误数据将会被持续传播，难于通过对流水线电路数据排空等手段恢复跟踪环路的正常功能。

张路等人在2011年《微处理机》第32卷6期第18页至20页发表的“FPGA空间容错技术研究”一文中，提出了一种对配置存储器进行动态刷新的SRAM型FPGA抗单粒子翻转方法。杨玉辰等人在2017年《空间电子技术》第14卷2期第34页至37页发表的“三模冗余反馈纠错技术在星载电路加固设计中的应用与实现”一文中，提出了一种三模冗余反馈纠错方法，提高了电路的抗单粒子翻转能力。

上述方法的共有不足在于：(1)由于片内闭环跟踪电路具有记忆功能的特殊性，仅对SRAM型FPGA配置存储器进行刷新不能实现对闭环跟踪电路单粒子翻转错误的修复；(2)对SRAM型FPGA重新加载等方法能够清除其片内闭环跟踪电路的单粒子翻转错误，但会中断电路的正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种SRAM型FPGA片内跟踪环路单粒子翻转错误修复方法，在不中断跟踪环路正常运行前提下，有效解决单粒子翻转功能错误，无失真恢复跟踪环路的正常工作。

一种跟踪环路单粒子翻转错误修复方法，包括如下步骤：

步骤1、在SRAM型FPGA内部对跟踪环路复制例化三份，分别接受外部输入信号并分步骤进行处理；每完成一个处理环节，得到的中间处理结果存到对应的中间寄存器；

步骤2、针对3个跟踪环路的每一个处理环节对应的中间寄存器存储的中间处理结果进行判决，得到判决结果；

步骤3、根据判决结果进行如下操作：

a)、如果只有一个跟踪环路的中间处理结果出错，对出错的跟踪环路对应的中间寄存器进行错误纠正；

b)、如果有两个或两个以上跟踪环路的中间处理结果出错，则对SRAM型FPGA进行清零复位；

c)若无任何错误发生，不进行任何纠错操作。

较佳的，所述步骤2中对中间处理结果进行判决，得到判决结果的具体方法为：

用A、B、C分布表示3个跟踪环路的中间处理结果；S表示三模数据判决结果；将A、B、C两两按位求与后再按位求或，得到判决结果S，即表示为：

S＝AB+AC+BC；