[发明专利]一种基于内部脉冲注入的单粒子瞬态效应评估系统

摘要

本发明公开了一种基于内部脉冲注入的单粒子瞬态效应评估系统，通过对待测电路的逻辑门添加脉冲注入单元后的输出结果，与标准测试电路的输出结果进行对比，根据对比结果来评估单粒子瞬态效应；本发明是基于硬件电路的评估方法，既具有物理故障注入的快速性、真实性，又具有仿真故障注入的可控性；其次，脉冲注入单元既可选择对待测电路所有逻辑门添加，又可选择对关键路径上的逻辑门添加，灵活性高；脉冲注入单元直接采用触发器链设计，减少了控制端口数量，提高了系统效率。

主权项

一种基于内部脉冲注入的单粒子瞬态效应评估系统，其特征在于，包括：PC上位机和评估FPGA；所述PC上位机用于向评估FPGA发起故障注入开始指令，并接收评估FPGA上传的比较结果、错误发生统计次数和故障发生位置信息；所述评估FPGA包括系统控制模块、输入测试向量模块、模拟故障测试电路、标准测试电路、结果分析模块和UART模块；其中，所述输入测试向量模块由片内ROM组成，用于保存已确定的输入测试向量；所述标准测试电路为未修改的待测试电路，所述模拟故障测试电路为在待测试电路的逻辑门输入处添加一脉冲注入单元链；所述脉冲注入单元链由多个脉冲注入单元组成，每个脉冲注入单元均有一个D触发器、一个二选一选择器器、一个与门和一个异或门组成；系统控制模块通过UART模块接收到PC上位机下发的故障注入开始指令后，向输入测试向量模块发送测试输入向量查询地址，向模拟故障测试电路发送使能信号SE、移位信号SI和脉冲信号，同时对模拟故障测试电路进行脉冲注入测试；当测试输入向量模块接收到测试输入向量查询地址后，生成测试输入向量查询地址对应的输入测试向量，再将输入测试向量分别作为模拟故障测试电路和标准测试电路的输入激励，输入到模拟故障测试电路和标准测试电路中；模拟故障测试电路接收到系统控制模块发出的使能信号SE、移位信号SI和脉冲信号后，将使能信号SE和脉冲信号分别输入到脉冲注入单元链中的SE和INJECT端口，移位信号SI输入到脉冲注入单元链中第一个脉冲注入单元的SI端口，时钟信号CLK，接D触发器的CLK端；当使能信号SE信号为高电平且时钟信号CLK到来时，通过二选一选择器向脉冲注入单元链中第一个脉冲注入单元的D触发器写入逻辑值1，从而进行第一个逻辑门的单粒子瞬态脉冲注入；待完成第一个逻辑门的单粒子瞬态脉冲的注入后，向第一个脉冲注入单元的D触发器写入逻辑值0，并将第一个脉冲注入单元的D触发器的前一逻辑值移位到第二个脉冲注入单元的D触发器，按照第一个逻辑门的方法进行第二个逻辑门的单粒子瞬态脉冲注入，并以此类推，并以此类推，以后每次都向第一个脉冲注入单元的D触发器中写入逻辑值0，将前一个脉冲注入单元的D触发器的前一逻辑值移位到后一个脉冲注入单元的D触发器，完成向每个逻辑门的单粒子瞬态脉冲注入；模拟故障测试电路和标准测试电路根据接收到的单粒子瞬态脉冲和输入测试向量进行电路输出，再输出结果发送给结果分析模块；结果分析模块将接收到的输出结果进行比较，如果输出结果相同，则表明注入的单粒子瞬态脉冲在电路传输过程中发生了掩蔽效应；如果输出不同，则表明注入的单粒子瞬态脉冲会导致电路输出出错，并统计错误发生次数和错误发生的位置信息，再将统计结果通过UART模块发送给PC上位机。