[发明专利]FPGA故障注入与故障定位方法、装置、设备、存储介质

说明书

本发明提供了一种FPGA故障注入与故障定位方法、装置、设备、存储介质，方法包括：获取用户设计所使用FPGA中资源的Tile级坐标；利用FPGA的特征参数将资源的Tile级坐标转化为相应的帧地址和起始位偏移；对所使用资源的配置位进行逐位翻转注入，并记录每一配置位注入之后FPGA输出的数据；根据FPGA输出的数据确定会导致FPGA功能异常的配置位，反推出所有由于故障注入而出错的Tile级资源坐标，进而反推出资源对应的用户设计。本发明通过通用的Tile级资源坐标转化方式，使故障注入与故障定位适用于不同型号的SRAM型FPGA，大大提高了通用性，并且根据故障注入之后的结果信息能够自动反推出敏感的用户设计，方便设计人员对FPGA设计的可靠性进行评估，为后续的加固措施提供依据。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别涉及一种针对SRAM型FPGA的故障注入与故障定位方法、装置、设备、存储介质。

背景技术

SRAM型FPGA由于其可重配、资源丰富、开发周期短等特性，被越来越广泛的应用于宇航领域。然而，由于FPGA自身结构的特点，在太空辐射环境下很容易受到高能带电粒子的撞击从而产生单粒子翻转效应(single event upset，SEU)，进而导致SRAM型FPGA功能异常，严重时可能会损坏硬件电路。尤其是随着晶体管特征尺寸的不断缩小，SEU效应会越发明显。因此如何评估SEU效应对SRAM型FPGA的影响就显得尤为重要。目前，有两种主流的评估手段，辐照试验和故障注入。辐照试验通过高能粒子来模拟照射源，可以比较真实的反映空间辐射环境，但其往往费用高昂、注入位置不可控，对后续对SRAM型FPGA加固提供的帮助有限。通过故障注入技术，人为地翻转FPGA中的配置码流，更加的便捷、低廉，也可以更好地控制注入位置，大幅节省测试时间，再结合故障定位技术，可为后续故障修复与加固提供参考。然而现有的故障注入与故障定位技术往往只针对单一型号的FPGA，通用性较差，有必要寻找一种通用的故障注入与故障定位系统及方法以适配于大多数SRAM型FPGA。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种针对SRAM型FPGA的故障注入与故障定位方法，通过通用的Tile级资源坐标转化方式，使故障注入与故障定位适用于不同型号的SRAM型FPGA，大大提高了通用性，并且根据故障注入之后的结果信息能够自动反推出敏感的用户设计，方便设计人员对FPGA设计的可靠性进行评估，为后续的加固措施提供依据，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种针对SRAM型FPGA的故障注入与故障定位方法，包括：

获取用户设计所使用FPGA中资源的Tile级坐标；

设置FPGA的特征参数，利用FPGA的特征参数将资源的Tile级坐标转化为相应的帧地址和起始位偏移；

对所使用资源的配置位进行逐位翻转注入，并记录每一配置位注入之后FPGA输出的数据；

根据FPGA输出的数据确定当前正在注入的配置位是否会导致FPGA功能异常，若当前正在注入的配置位会导致FPGA功能异常，则根据配置位对应的帧地址和起始位偏移反推出所有由于故障注入而出错的Tile级资源坐标，进而反推出资源对应的用户设计。

进一步地，所述获取用户设计所使用FPGA中资源的Tile级坐标通过解析NCD文件获得：在AMD Xilinx的ISE工具中将用户设计综合映射后得到NCD文件，该文件包含当前用户设计使用的所有资源的坐标信息，再通过运行ncd2xdl命令将NCD文件转化为可读的XDL文件，解析该文件便可以获取用户设计所使用资源的Tile级坐标。

进一步地，所述获取用户设计所使用FPGA中资源的Tile级坐标通过执行tcl命令获得：在AMD Xilinx的vivado工具中通过执行get_tiles命令来获取用户设计所使用资源的Tile级坐标。