星用SRAM型FPGA的故障模式分析和容错方法研究

空间控制技术与应用 ›› 2009, Vol. 35 ›› Issue (1): 51-55.

星用SRAM型FPGA的故障模式分析和容错方法研究

郝志刚¹，杨孟飞²

1.北京控制工程研究所，北京 100190；2.中国空间技术研究院，北京 100094

收稿日期:1900-01-01 修回日期:1900-01-01 出版日期:2009-02-25 发布日期:2009-02-25

Fault Mode Analysis and Fault Tolerant Methodology for SRAM-Based FPGA on Spacecraft

HAO Zhigang ¹, YANG Mengfei ²

1. Beijing Institute of Control Engineering, Beijing 100190, China;
2. China Academic of Space Technology, Beijing, 100094, China

Received:1900-01-01 Revised:1900-01-01 Online:2009-02-25 Published:2009-02-25

摘要/Abstract

摘要： 静态存储器（SRAM, static random access memory）型现场可编程门阵列 (FPGA，field programmable gate array)是一种对空间辐射效应较为敏感的航天器电子元器件。由于其特有的构造和工作方式，单粒子辐射效应对SRAM型FPGA造成的影响及其引起的故障模式有着区别于一般电子元器件的特征。为了提高SRAM型FPGA在空间应用中的可靠性，以该类型FPGA的主流器件作为研究对象，深入分析了FPGA在空间应用中的各种故障模式，研究了相应的各种容错方法。研究表明，通过采取适当的FPGA容错方法，能够有效降低SRAM型FPGA因空间辐射而发生故障的可能性。

关键词: 辐射效应, FPGA, 故障模式分析, 容错方法

Abstract: The SRAM-based FPGA is one of the on-board electrical devices susceptible to radiation. In addition, effects and errors induced by single event effect on SRAM-based FPGA are distinct from others because of its special structure and operation. This paper analyzes in detail diverse fault modes for SRAM-based FPGA in space applications, and investigates broadly the corresponding fault-tolerant methods by taking the mainstream device in this type of FPGA as objects. Results show that we are able to effectively decrease the possibilities of the radiation-induced faults of SRAM-based FPGA by taking appropriate fault tolerant methods.

Key words: radiation effect, FPGA, fault mode analysis, fault-tolerant method

中图分类号:

TP302.8

郝志刚¹，杨孟飞². 星用SRAM型FPGA的故障模式分析和容错方法研究[J]. 空间控制技术与应用, 2009, 35(1): 51-55.

HAO Zhigang ¹, YANG Mengfei ². Fault Mode Analysis and Fault Tolerant Methodology for SRAM-Based FPGA on Spacecraft[J]. , 2009, 35(1): 51-55.

[1]	胡航天, 刘凯, 马士超, 郭子博. 专用指令集在基于FPGA的神经网络加速器中的应用#br#[J]. 空间控制技术与应用, 2020, 46(3): 36-.
[2]	矫日华, 倪风雷, 金明河. 直驱式两指型在轨捕获装置控制器设计[J]. 空间控制技术与应用, 2019, 45(5): 8-.
[3]	姜宏, 刘淑芬, 陈龙. 一种高速SpaceWire系统设计与验证[J]. 空间控制技术与应用, 2019, 45(3): 71-.
[4]	金明磊. 基于FPGA的激光成像质心提取算法的硬件实现[J]. 空间控制技术与应用, 2017, 43(4): 63-67.
[5]	彭坤. 一种用数字集成电路FPGA实现的伪速率调制器[J]. 空间控制技术与应用, 2015, 41(4): 49-53.
[6]	莫亚男, 赵媛, 刘鑫. 小型一体化编码式太阳敏感器信号处理技术[J]. 空间控制技术与应用, 2015, 41(4): 36-39.
[7]	施蕾, 周凯, 张建福, 孙强, 吴一帆. 基于FPGA的小型化太阳敏感器图像采集与处理方法[J]. 空间控制技术与应用, 2012, 38(4): 35-39.
[8]	龚健, 杨孟飞. 一种基于FPGA位流回读与重配置的空间硬件容错方法[J]. 空间控制技术与应用, 2012, 38(1): 34-39.
[9]	张国峰；王振华；陈朝晖 . 基于黑盒测试环境的交会对接软件时序分析技术及应用[J]. 空间控制技术与应用, 2011, 37(6): 60-65.
[10]	董旸旸；杨孟飞； . 一种基于人工免疫系统的FPGA容错方法[J]. 空间控制技术与应用, 2011, 37(2): 54-59.
[11]	刘群, 冯丹, 周新发 . 基于反熔丝FPGA的有限状态机加固设计[J]. 空间控制技术与应用, 2010, 36(5): 54-57.
[12]	范松涛, 徐阳 . 基于FPGA的空间电子部件在轨可修改技术[J]. 空间控制技术与应用, 2010, 36(3): 38-42.