基于循环校验的机载SRAM型存储单元单粒子翻转加固设计研究

发布时间：2017-04-01 14:07

  本文关键词：基于循环校验的机载SRAM型存储单元单粒子翻转加固设计研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：如今,飞行器中静态随机存储器(SRAM,Static Random Access Memory)型芯片已成为机载电子设备不可或缺的重要组成部分。然而以SRAM为基本构造的存储单元极易发生单粒子效应引起的软错误,其中对单粒子翻转(SEU,Single Event Upset)尤为敏感。近年来,随着SRAM型芯片体积越来越小以及存储量越来越大使得其对单粒子效应越来越敏感。通过软硬件技术相结合降低航空电子系统关键部分对单粒子翻转的敏感度,这对于飞机的飞行安全变得至关重要。本文针对航空电子中对单粒子翻转的检测及加固需求,设计了针对SRAM型存储单元的单粒子翻转失效检测、加固电路以及故障注入系统。对基于SRAM存储单元的数据传输系统,我们采用循环冗余校验(CRC,Cyclic Redundancy Check)算法对电路进行了加固设计。并通过所搭建的硬件电路对存储单元进行故障注入模拟单粒子翻转对SRAM型存储单元产生的影响。系统对存储芯片的所有存储单元进行遍历测试,判定加固后存储单元是否能够检测到翻转故障且自动纠错,并记录错误发生的存储空间地址。测试结果表明,本文设计的检测、加固电路可以实现对单位单粒子翻转的检测及纠正,并且可以对多位翻转进行报错。经过对数据进行分析表明,此加固设计提高了SRAM型存储单元抗单粒子翻转的性能。该研究旨在保障机载电子系统的可靠性,将潜在的风险和损失降到最低,对提高机载电子系统单粒子翻转防护能力提供了一种便捷有效的解决途径。
【关键词】：单粒子翻转 循环冗余校验 SRAM型存储单元 现场可编程门阵列(FPGA) 故障注入
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V247;TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 单粒子效应及单粒子翻转10-12
• 1.3 单粒子容错技术12-14
• 1.4 论文的主要内容及结构14-15
• 第二章 硬件系统设计15-23
• 2.1 硬件系统概述15
• 2.2 电源模块设计15-18
• 2.2.1 主控系统电源设计16-17
• 2.2.2 测试系统电源设计17-18
• 2.3 下载调试部分18-20
• 2.3.1 主控模块下载调试部分18-19
• 2.3.2 测试模块下载调试部分19-20
• 2.4 配置数据获取部分20
• 2.5 时钟复位部分20-21
• 2.6 串口接口模块21
• 2.7 本章小结21-23
• 第三章 测试系统的设计与实现23-36
• 3.1 测试系统总体设计23
• 3.2 RS232接口设计23-25
• 3.2.1 RS232串口传输协议23-24
• 3.2.2 时钟部分24
• 3.2.3 接收模块部分24-25
• 3.2.4 发送模块部分25
• 3.3 配置码流转存模块25-27
• 3.4 SelectMAP配置模式27-28
• 3.5 配置位翻转的实现28-35
• 3.5.1 配置位翻转的过程28-30
• 3.5.2 配置位翻转的状态机30-31
• 3.5.3 配置存储地址31-32
• 3.5.4 配置数据的获取32-33
• 3.5.5 配置位翻转的实现33-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 程序加固设计及测试结果36-52
• 4.1 循环冗余校验（CRC）加固方法36-41
• 4.1.1 CRC的原理36-37
• 4.1.2 CRC数学计算37-39
• 4.1.3 CRC-16码单比特纠错思想及实现39-41
• 4.2 基于CRC的加固总体设计41-43
• 4.3 CRC校验值的计算43-44
• 4.4 数据的存储及结果输出44-46
• 4.5 SRAM存储数据单粒子翻转的加固测试46-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第五章 总结及展望52-54
• 参考文献54-57
• 致谢57-58
• 作者简介58

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