一種sram型fpga單粒子軟錯(cuò)誤與電路失效率關(guān)系快速測定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種SRAM型FPGA單粒子軟錯(cuò)誤與電路失效率關(guān)系快速測定方法，步驟如下：(1)選定初始向配置區(qū)注入的翻轉(zhuǎn)位數(shù)N；(2)隨機(jī)選擇FPGA配置區(qū)N位進(jìn)行故障注入，運(yùn)行FPGA，記錄FPGA輸出是否出現(xiàn)錯(cuò)誤；(3)重復(fù)第(2)k次，直到失效率在30％到70％；(4)根據(jù)實(shí)際條件，按照最終選定的N，進(jìn)行盡量多次的故障注入，獲得較好的統(tǒng)計(jì)性，推薦注入以N位隨機(jī)翻轉(zhuǎn)的故障注入試驗(yàn)次數(shù)不的小于30次；(5)最終得到注入N位隨機(jī)故障后電路失效率為λN，然后用1?(1?λN)M/N估計(jì)電路的失效率上限，得到電路設(shè)計(jì)的SEU數(shù)目M?電路失效率λM評(píng)估結(jié)果。采用本發(fā)明的方法通過次數(shù)很少的故障注入，即可對FPGA電路設(shè)計(jì)抗SEU性能作出有效評(píng)價(jià)，大大減少了實(shí)驗(yàn)的次數(shù)和評(píng)估的周期。
【專利說明】
一種SRAM型FPGA單粒子軟錯(cuò)誤與電路失效率關(guān)系快速測定 方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種SRAM型FPGA單粒子軟錯(cuò)誤與電路失效率關(guān)系的快速測定方法，屬 于FPGA設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星運(yùn)行在空間輻射環(huán)境，星上的電子設(shè)備會(huì)受到空間質(zhì)子、電子以及其它類型 的輻照，并產(chǎn)生輻照效應(yīng)。單粒子翻轉(zhuǎn)(SEU)是由于空間質(zhì)子、重離子引起的一種輻照效應(yīng)， 發(fā)生SEU時(shí)，電子器件的存儲(chǔ)器的邏輯狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而引起程序執(zhí)行錯(cuò)誤，甚至電路 失效。目前，空間電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一般選擇SEU閾值滿足設(shè)計(jì)需求的抗輻射加固的器件，并 采取諸如三模冗余等加固措施來緩解SEU問題。然而隨著衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理能力需求的增加、以 及來自低成本和快速研發(fā)進(jìn)度的需求，經(jīng)過抗輻射加固的電子器件的性能與成本已經(jīng)開始 不能夠滿足航天領(lǐng)域的需求，而商用SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)型的FPGA(現(xiàn)場可編程邏 輯門陣列)具有集成程度高、開發(fā)成本低、高性能、低功耗以及可在線重構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被空 間領(lǐng)域關(guān)注、并逐步得到應(yīng)用，但同時(shí)，SRAM型FPGA容易發(fā)生SEU，SEU會(huì)引起FPGA配置的電 路結(jié)構(gòu)改變、失效。在空間領(lǐng)域應(yīng)用SRAM型FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）時(shí)，需要進(jìn)行SEU 防護(hù)設(shè)計(jì)，并驗(yàn)證SEU防護(hù)設(shè)計(jì)的有效性。
[0003] 驗(yàn)證SEU防護(hù)設(shè)計(jì)的有效性時(shí)，其中一項(xiàng)重要工作是考察電路設(shè)計(jì)的SEU敏感性， 即當(dāng)發(fā)生FPGA內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生SEU時(shí)，電路設(shè)計(jì)仍然能夠正常工作、不發(fā)生異常的能力。對于 電路結(jié)構(gòu)已知的情況下，可以通過理論分析、仿真故障注入等方式來考察電路設(shè)計(jì)的SEU敏 感性;而當(dāng)電路結(jié)構(gòu)未知時(shí)(評(píng)估人員無法獲得電路設(shè)計(jì)源文件或者電路中應(yīng)用了結(jié)構(gòu)不 公開IP核），通過故障注入方式直接修改FPGA的配置區(qū)，模擬單粒子引起配置區(qū)的SEU，并通 過多次故障注入試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)獲得FPGA電路設(shè)計(jì)的敏感性。
[0004] 要獲取SRAM型FPGA的SEU敏感性，需要進(jìn)行足夠多次的故障注入試驗(yàn)。一般而言， 故障注入需要經(jīng)歷生成故障序列、注入故障、配置FPGA、運(yùn)行應(yīng)用、分類并記錄故障等步驟， 而這些步驟并不總是能在較短時(shí)間內(nèi)完成。以故障分類為例，假如應(yīng)用電路的運(yùn)行周期時(shí) 間較長，則僅當(dāng)電路運(yùn)行一個(gè)完整周期并且電路未出現(xiàn)故障時(shí)，才能判定該次故障注入試 驗(yàn)不會(huì)引起電路錯(cuò)誤或失效。由于故障分類需要時(shí)間較長，因此一次故障注入需要的時(shí)間 也相應(yīng)較長。一次故障注入需要較長時(shí)間的情況，需要采取合理的故障注入方案，減少應(yīng)用 電路SEU敏感性評(píng)估所需的故障注入次數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于優(yōu)化故障注入策略，提供一種SRAM型FPGA單粒子軟錯(cuò)誤與電路 失效率關(guān)系的快速測定方法，通過少的故障注入次數(shù)來考察FPGA的電路設(shè)計(jì)的單粒子效應(yīng) 敏感性，獲得FPGA配置區(qū)翻轉(zhuǎn)數(shù)目與電路失效率的關(guān)系曲線。
[0006] 本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0007] (1)選定初始向FPGA配置區(qū)注入的翻轉(zhuǎn)位數(shù)為N位；
[0008] (2)隨機(jī)選擇FPGA配置區(qū)中的N位進(jìn)行故障注入，運(yùn)行FPGA，記錄FPGA輸出是否出 現(xiàn)錯(cuò)誤；
[0009] (3)重復(fù)步驟(2)k次，計(jì)算FPGA的失效率λΝ;如果失效率λΝ小于30%，則增大翻轉(zhuǎn)位 數(shù)Ν，返回步驟(2);如果失效率λ Ν超過70%，則減小翻轉(zhuǎn)位數(shù)Ν，返回步驟(2);如果失效率λΝ 在30 %到70 %，則固定Ν值，進(jìn)入步驟(4);
[0010] ⑷按照固定的Ν值，進(jìn)行η次的故障注入，記錄FPGA輸出是否出現(xiàn)錯(cuò)誤；
[0011] (5)計(jì)算注入N位隨機(jī)故障后電路失效率λΝ，然后用1-(1-λΝ) Μ/Ν估計(jì)翻轉(zhuǎn)位數(shù)M〈N時(shí) 電路的失效率λΜ的上限。
[0012] 優(yōu)選的，步驟（1)中選定初始向FPGA配置區(qū)注入的翻轉(zhuǎn)位數(shù)為Ν位，N=l/a，a為 FPGA中資源占用率。
[0013] 優(yōu)選的，步驟⑴中選定初始向FPGA配置區(qū)注入的翻轉(zhuǎn)位數(shù)為N位，N選擇大于100。
[0014]優(yōu)選的，步驟(3)中還包括，如果失效率λΝ小于30 %或超過70%，則設(shè)定目標(biāo)失效 率λ〇，30 % 70 %，利用公式λο = 1-( 1-λΝ)i/N，計(jì)算i值，作為下一次故障注入的Ν值。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟(3)中k的取值大于10。
[0016]優(yōu)選的，所述步驟(4)中η的取值大于30。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] (1)采用本發(fā)明的評(píng)估方法進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的SEU敏感性評(píng)估，通過次數(shù)很少的故障 注入，即可獲得FPGA電路設(shè)計(jì)單粒子軟錯(cuò)誤與電路失效率關(guān)系，對電路設(shè)計(jì)的SEU敏感性做 出有效評(píng)價(jià)，大大減少了實(shí)驗(yàn)所需的故障注入的次數(shù)和單次評(píng)估的周期。
[0019] ⑵本發(fā)明的評(píng)估方法可以對翻轉(zhuǎn)位數(shù)小于N時(shí)FPGA電路設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)位數(shù)-失效率 關(guān)系進(jìn)行偏保守的評(píng)估，而對于冗余結(jié)構(gòu)較少的電路，該方法評(píng)估結(jié)果將更加準(zhǔn)確。采用本 方法獲得現(xiàn)有FPGA設(shè)計(jì)的SEU敏感性評(píng)估結(jié)果，然后結(jié)合空間單粒子環(huán)境可以對電路設(shè)計(jì) 在空間任務(wù)中錯(cuò)誤率進(jìn)行預(yù)測，確定FPGA電路設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)空間環(huán)境。本方法對FPGA電路 的SEU容錯(cuò)設(shè)計(jì)具有驗(yàn)證作用。
[0020] (3)本發(fā)明的評(píng)估方法采用隨機(jī)故障注入的方法，無需了解具體的電路結(jié)構(gòu)，僅需 要有電路設(shè)計(jì)的配置文件即可執(zhí)行，實(shí)驗(yàn)方法簡單有效。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明建立快速獲取FPGA單粒子敏感性方法的流程圖；
[0022]圖2是一非三模冗余FPGA電路故障注入結(jié)果與本方法預(yù)測的比較示意圖；
[0023]圖3是一典型三模冗余電路故障注入結(jié)果與本方法預(yù)測結(jié)果比較示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 如果不采用動(dòng)態(tài)刷新策略，在軌運(yùn)行衛(wèi)星電子系統(tǒng)中FPGA配置區(qū)的SEU位數(shù)會(huì)隨 著時(shí)間的推移逐步積累，從而導(dǎo)致FPGA中電路應(yīng)用失效;如果采用了動(dòng)態(tài)刷新策略，由于單 粒子效應(yīng)的隨機(jī)性，在一個(gè)刷新周期內(nèi)，F(xiàn)PGA配置區(qū)也有可能發(fā)生多次SEU。在評(píng)估單粒子 敏感性時(shí)，需要掌握不同翻轉(zhuǎn)位數(shù)Μ下應(yīng)用電路的失效率λ Μ，獲得應(yīng)用電路的翻轉(zhuǎn)位數(shù)M-失 效率Am關(guān)系曲線。
[0025] 對于運(yùn)行在某種型號(hào)FPGA的一個(gè)應(yīng)用電路，F(xiàn)PGA配置區(qū)的配置位數(shù)目一般可以達(dá) 到百萬至千萬量級(jí)，一般應(yīng)用電路只利用了 FPGA的部分資源，也就是說，F(xiàn)PGA配置區(qū)的一部 分配置位并未被使用。這里所指的"未被應(yīng)用"到意味著這些配置位無論別寫成〇或者1，電 路均可以正常工作;配置位被"用到"則意味著這些配置位發(fā)生改變，或者一些特定配置位 的組合發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)用電路會(huì)失效。這些被用到配置位中，一些配置位是電路中的冗余結(jié) 構(gòu)，即其該配置位單獨(dú)發(fā)生翻轉(zhuǎn)并不會(huì)引起電路的失效，僅當(dāng)該配置位與一些特定配置位 的同時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，電路才會(huì)失效;而另外一些配置位在電路中沒有冗余，即只要這些配置 位發(fā)生翻轉(zhuǎn)，電路就會(huì)失效。
[0026] 這里可以將FPGA中的配置位分為三類，形成三個(gè)集合R，UN，Ur :
[0027] R{配置位b |配置位b無論是0還是1，均不影響應(yīng)用電路的狀態(tài)}
[0028] UN{配置位b|只要配置位b發(fā)生翻轉(zhuǎn)，應(yīng)用電路就會(huì)失效}
[0029] UR{配置位b|配置位b單獨(dú)翻轉(zhuǎn)時(shí)并不引起電路失效，僅當(dāng)其與本集合中其他一些 特定配置位{bd共同翻轉(zhuǎn)時(shí)，才能引起應(yīng)用電路將失效}
[0030] 假設(shè)FPGA配置區(qū)三個(gè)集合R，UN，Ur中配置位的占總配置位比例分別為r，UN，UR，顯 然有r+u N+uR = 1。如果向FPGA的配置區(qū)隨機(jī)注入了 N位翻轉(zhuǎn)，則有以下三種可能性：
[0031] 1)這N位翻轉(zhuǎn)均屬于集合R中，應(yīng)用電路正常工作，出現(xiàn)該情況的概率為:丹=/(確 定正常工作）
[0032] 2)這N位翻轉(zhuǎn)至少有一位屬于集合UN中，應(yīng)用電路失效，出現(xiàn)該情況的概率為:P2 = 卜(1~un)n= l-(r+UR)N(確定失效）
[0033] 3)這N位翻轉(zhuǎn)部分屬于集合Ur中，部分屬于集合R中，無法判定應(yīng)用電路是否失效， 出現(xiàn)該情況的概率為:P3= l-Pi_P2 = (r+UR)N-rN(狀態(tài)不定）
[0034] 這里要評(píng)估Ur集合中的元素引起FPGA電路設(shè)計(jì)的失效率理論上較為復(fù)雜，同時(shí)， 本方法主要應(yīng)用目標(biāo)是對電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)未知的情況下評(píng)估電路的SEU敏感性，所以P 3中有 多大比例電路正常工作，有多大比例電離失效，在評(píng)估中無法確切知道。但是在本模型中， P!(確定正常工作）與P2(確定失效)是確定的，但可以據(jù)此給出對FPGA失效率上限與下限的 估計(jì)。隨機(jī)注入N位翻轉(zhuǎn)之后，F(xiàn)PGA失效率至少為P 2，即至少有一位翻轉(zhuǎn)屬于集合UN的概率； 失效率至之多為P2+P 3,或者Ι-Pi，即屬于Ur集合中的翻轉(zhuǎn)位也均會(huì)引起失效：
[0035] P2= l-(r+uR)N < P(失效）< l_rN=P2+P3
[0036] 電路實(shí)際的失效率應(yīng)該在P0ljP2+P3之間。當(dāng)注入故障位數(shù)較少時(shí)，隨機(jī)選出并翻 轉(zhuǎn)的配置位組合正好是導(dǎo)致電路失效的特定配置位組合的概率較低，此時(shí)電路失效率接近 p2,也就是l-(r+UR)N，隨著故障注入位數(shù)的增加，隨機(jī)選出翻轉(zhuǎn)的配置位組合正好是導(dǎo)致電 路失效的配置位組合的概率開始不斷增加。
[0037]假設(shè)某配置位aQeUR，存在著(α〇，α?)，·…，（ a〇，ak)等k個(gè)配置位兩兩組合，當(dāng)（α〇， ai)同時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用電路失效。如果在故障注入中并未抽中a〇, .. .ak的任意一 位，則接下來只抽到a〇，...ak中的任意一位是不會(huì)引起電路失效的；如果在故障注入試驗(yàn) 時(shí)，a Q被抽中并翻轉(zhuǎn)后，在接下來只要ai，.. .ak中任意一位，電路將會(huì)失效。換而言之，在a〇 euR被在故障注入中抽中后，接下來隨機(jī)選取一位翻轉(zhuǎn)并引起電路失效的概率提高了。 [0038] 假設(shè)目前已經(jīng)向FPGA的配置區(qū)注入了 M-1位翻轉(zhuǎn)，此時(shí)電路尚未失效，將FPGA剩余 的配置位分成兩部分，形成兩個(gè)集合Rm與UM:
[0039] Rm{配置位b I在注入M-1個(gè)特定翻轉(zhuǎn)位后，配置位b無論是0或1，電路均不失效}
[0040] UM{配置位b I在注入M-ι個(gè)特定翻轉(zhuǎn)位后，配置狀態(tài)改變時(shí)，應(yīng)用電路失效}
[0041] 根據(jù)上面的定義，某配置位如果屬于集合R，那么它必然屬于集合Rm;某配置位如 果屬于集合Un，那么它必然屬于集合Um;某配置位如果屬于集合Ur，則其可能屬于Rm，也可能 屬于U M。當(dāng)Μ的值較小時(shí)，Ur中的大部分元素屬于Rm，而隨著Μ的增加，Ur中的元素會(huì)逐步轉(zhuǎn)移 到UM中。不妨設(shè)r M為Rm元素在剩余配置位中所占的比例，隨著Μ的增加，rM的期望將單調(diào)遞 減，向配置區(qū)注入Μ個(gè)翻轉(zhuǎn)后，電路失效率λ Μ為：
[0043]
，是n，i = l，. . .，Μ的幾何平均數(shù)，由于ri是單調(diào)遞減，故 隨著Μ的增加也是單調(diào)遞減的。向配置區(qū)寫入Μ個(gè)翻轉(zhuǎn)，^]反應(yīng)了平均每個(gè)翻轉(zhuǎn)位不 引起電路失效的概率。計(jì)算向FPGA隨機(jī)注入Μ位翻轉(zhuǎn)時(shí)，計(jì)算電路失效率λΜ可以用公式
[0046]由于r(Μ)是單調(diào)遞減的，如果向配置區(qū)分別注入Μ位翻轉(zhuǎn)與Ν位翻轉(zhuǎn)(Μ〈Ν )，有 。當(dāng)已經(jīng)知道注入Ν位翻轉(zhuǎn)后，應(yīng)用電路失效率可以預(yù)測，當(dāng)FPGA的配置區(qū)發(fā)生 Μ位翻轉(zhuǎn)之后λΝ，可以估計(jì)注入Μ位故障時(shí)電路失效率λΜ:
[0048] 上式中小于等于號(hào)處是因?yàn)楫?dāng)Μ〈Ν，有r(M) > r(iV)。實(shí)際上，可以通過1 _預(yù) 測到了 FPGA的配置區(qū)發(fā)生M(M〈N)位翻轉(zhuǎn)后電路失效率的上限。
[0049] 根據(jù)上述結(jié)論，通過故障注入來評(píng)估電路設(shè)計(jì)的SEU敏感性時(shí)，并不一定需要注入 不同位數(shù)的故障，來獲取一條完整的翻轉(zhuǎn)位數(shù)M-失效率λ Μ關(guān)系曲線，可以僅按照N位翻轉(zhuǎn)進(jìn) 行故障注入試驗(yàn)并獲得電路失效率λΝ，然后當(dāng)配置區(qū)翻轉(zhuǎn)位數(shù)為Μ(Μ〈Ν)時(shí)，電路設(shè)計(jì)的失 效率用本方法給出的上限來估計(jì)：
[0051]注入故障位數(shù)Ν的選擇是一個(gè)關(guān)鍵問題：出于減少故障注入次數(shù)的目的，Ν不宜太 小或者太大，選擇的Ν應(yīng)當(dāng)使得電路失效率λΝ在〇. 3到0.7之間。
[0052]圖1為電路設(shè)計(jì)SEU評(píng)價(jià)的步驟，具體步驟如下：
[0053] (1)選定初始向配置區(qū)注入的翻轉(zhuǎn)位數(shù)Ν;
[0054]這里Ν的初始值選擇隨意，如果已經(jīng)知道電路設(shè)計(jì)的在FPGA中資源占用率為a，那 么可以選擇N=l/a，如果對FPGA的電路設(shè)計(jì)完全處于黑盒狀態(tài)，那么選擇N=100或者其它 數(shù)值均可以。
[0055] (2)隨機(jī)選擇FPGA配置區(qū)N位進(jìn)行故障注入，運(yùn)行FPGA，記錄FPGA輸出是否出現(xiàn)錯(cuò) 誤；
[0056] (3)重復(fù)第（2)K次（推薦不少于10次），如果發(fā)現(xiàn)在K次故障注入中，失效率小于 30 %，則適當(dāng)增大一次注入的翻轉(zhuǎn)位數(shù)No，重復(fù)第(2)步;如果失效率超過70 %，則適當(dāng)減小 一次注入的翻轉(zhuǎn)位數(shù)No，重復(fù)第(2)步;直到失效率在30%到70%，則進(jìn)入第(4)步；
[0057] 這里可以利用來估計(jì)下一次故障注入的N，不妨假設(shè)我們期望注入Ν'位
翻轉(zhuǎn)后，電路失效率為50 %，前一次故障注入得到的失效率為An，
[0058] (4)根據(jù)實(shí)際條件，按照最終選定的N，進(jìn)行盡量多次的故障注入，獲得較好的統(tǒng)計(jì) 性，推薦注入以N位隨機(jī)翻轉(zhuǎn)的故障注入試驗(yàn)次數(shù)不的小于30次；
[0059] (5)最終得到注入N位隨機(jī)故障后電路失效率為λΝ，然后用1-(1-λ Ν)Μ/Ν估計(jì)M〈N時(shí)電 路的失效率上限，得到電路設(shè)計(jì)的單粒子敏感性評(píng)估結(jié)果。
[0060] 這里以兩個(gè)典型電路的故障注入試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，其結(jié)果如圖2與圖3所示。圖2為 一個(gè)由一個(gè)計(jì)數(shù)器與一個(gè)移位寄存器組成，不包含冗余結(jié)構(gòu)電路的故障注入結(jié)果；圖3為一 個(gè)由一個(gè)計(jì)數(shù)器與一個(gè)移位寄存器組成，并經(jīng)過三模冗余加固的電路的故障注入結(jié)果。
[0061] 在無冗余電路故障注入中，經(jīng)過（1)(2) (3)步的試驗(yàn)，確定一次注入故障位數(shù)N = 3000，以3000位進(jìn)行故障注入100次，其中58次電路失效，因此得至私3()()() = 〇. 58，同時(shí)，得到λΜ < 1-(1-0.58)μ/300° = 1-(1-0.000289)μ〇
[0062] 圖2中黑色的線條即為上述公式預(yù)測出的理論曲線，而點(diǎn)為實(shí)際故障注入試驗(yàn)結(jié) 果，可以看出，本方法可通過少量故障注入試驗(yàn)較為準(zhǔn)確給出無冗余結(jié)果電路的翻轉(zhuǎn)位數(shù) Μ-失效率λΜ關(guān)系，即使Μ大于3000,該方法也能給出準(zhǔn)確的評(píng)估結(jié)果。
[0063] 對于有冗余的電路，經(jīng)過（1)(2) (3)步的試驗(yàn)，確定一次注入故障位數(shù)Ν = 300,以 300位進(jìn)彳丁故障注入100次，其中44次電路失效，因此得到λ3〇〇 = 0.44，同時(shí)，得到
[0064]圖3中黑色的線條即為上述公式預(yù)測出的理論曲線，而點(diǎn)為實(shí)際故障注入試驗(yàn)結(jié) 果，可以看出，本方法當(dāng)Μ〈Ν時(shí)，本方法可以給出偏保守的估計(jì)，即本方法預(yù)測的失效率要大 于實(shí)際失效率，而當(dāng)Μ>Ν時(shí)，本方法將給出偏樂觀的失效率估計(jì)，不再適合工程應(yīng)用。而在Ν 的選取中，如果電路翻轉(zhuǎn)位數(shù)超過Ν，將意味著電路失效率已經(jīng)超過30%，實(shí)際應(yīng)用中，電路 失效率超過30%意味著電路無法穩(wěn)定工作，可以斷定電路設(shè)計(jì)不適用工作在配置區(qū)翻轉(zhuǎn)超 過Ν的單粒子環(huán)境中，所以對于實(shí)際應(yīng)用場合，無需了解Μ超過Ν時(shí)，無必要了解電路失準(zhǔn)確 的效率。
[0065] 通過本方法，通過次數(shù)很少的故障注入?？梢詫ΨD(zhuǎn)位數(shù)小于Ν時(shí)FPGA電路設(shè)計(jì)的 翻轉(zhuǎn)位數(shù)Μ-失效率λΜ關(guān)系進(jìn)行偏保守的評(píng)估，而對于冗余結(jié)構(gòu)較少的電路，該方法評(píng)估結(jié) 果將更加準(zhǔn)確。
[0066] 以上所述，僅為本發(fā)明最佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0067] 本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種SRAM型FPGA單粒子軟錯(cuò)誤與電路失效率關(guān)系快速測定方法，其特征在于包括如 下步驟： (1) 選定初始向FPGA配置區(qū)注入的翻轉(zhuǎn)位數(shù)為N位； (2) 隨機(jī)選擇FPGA配置區(qū)中的N位進(jìn)行故障注入，運(yùn)行FPGA，記錄FPGA輸出是否出現(xiàn)錯(cuò) 誤； (3) 重復(fù)步驟(2)k次，計(jì)算FPGA的失效率λΝ;如果失效率λΝ小于30 %，則增大翻轉(zhuǎn)位數(shù)N， 返回步驟（2);如果失效率λΝ超過70%，則減小翻轉(zhuǎn)位數(shù)Ν，返回步驟（2);如果失效率λ N在 30 %到70 %，則固定Ν值，進(jìn)入步驟(4); (4) 按照固定的Ν值，進(jìn)行η次的故障注入，記錄FPGA輸出是否出現(xiàn)錯(cuò)誤； (5) 計(jì)算注入N位隨機(jī)故障后電路失效率λΝ，然后計(jì)算1-(1-λΝ)Μ/Ν，作為翻轉(zhuǎn)位數(shù)Μ時(shí)電 路的失效率λ Μ的上限，其中Μ〈Ν。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟（1)中選定初始向FPGA配置區(qū)注入的翻 轉(zhuǎn)位數(shù)為N位，N = 1 /a，a為FPGA中資源占用率。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，步驟（1)中選定初始向FPGA配置區(qū)注入的翻 轉(zhuǎn)位數(shù)為N位，N選擇大于100。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(3)中如果失效率λΝ小于30 %或超過 70%，Ν值通過如下方法獲得：，設(shè)定目標(biāo)失效率λ〇，30% < λ〇 < 70%，利用公式λ〇 = 1-(1-λΝ )1/Ν，計(jì)算i值，作為下一次故障注入的Ν值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(3)中k的取值大于10。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟(4)中η的取值大于30。
【文檔編號(hào)】G11C29/56GK105869679SQ201610183678
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】于登云, 賈曉宇, 蔡震波, 張慶祥, 李衍存, 王穎, 秦珊珊, 鄭玉展
【申請人】北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部