[發明專利]一種檢測80C31單粒子效應的裝置

有效

• 申請號: 200710301592.0
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101196837A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 初飛;范隆;劉立全;江軍;王振中
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;中國航天時代電子公司第七七二研究所
• 主分類號: G06F11/00
• 分類號: G06F11/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種檢測CPU單粒子效應的裝置，屬抗輻射元器件效應領域。

背景技術

單粒子事件是空間單個高能粒子，包括重離子、高能質子、高能電子或中子轟擊微電子器件，導致微電子器件邏輯功能翻轉或者器件損壞的事件，主要有單粒子翻轉事件和單粒子鎖定事件。單粒子翻轉是高能帶電粒子在半導體芯片中的電離作用而造成的數據位翻轉。單粒子鎖定是高能帶電粒子引起的電子元器件的死鎖。

隨著我國航天、核武器、核潛艇等科學技術的發展，單粒子事件對航天工程帶來的后果越來越大，計算機系統在航天工程中往往擔任非常重要的任務，CPU又是計算機的心臟，如其發生單粒子翻轉或鎖定事件，必將導致程序的走飛，使計算機無法正常工作，可能帶來嚴重的后果，因此大規模計算機CPU芯片的輻射效應的研究也日趨重要。從而需要研究電子器件的抗輻射能力，選用抗單粒子能力較強的電路芯片，提高航天器的可靠性。

中國專利200410083647.1介紹了一種檢測微處理器抗單粒子事件能力的探測器及方法，該探測器是一種用于衛星上的裝置，采用了總線結構進行數據交換，測試程序固化在被測CPU的存儲器中，只適合星載系統試驗并且程序無法在線修改，通過對比初值與接收到的數據，判斷內部RAM是否發生翻轉，沒有把測試程序細分為一般數據寄存器測試、特殊功能寄存器測試、內部工作寄存器和邏輯單元功能測試，這對CPU單粒子效應的研究是不全面的，并且錯誤數據保存在被測CPU內部RAM中，一旦被測CPU內部RAM發生翻轉，可能導致CPU計算錯誤，從而使實驗數據不可靠；上述專利中電流檢測部分是采用限流器每秒采集一次電流值來判斷是否發生鎖定事件，該方案響應速度慢，嚴重時會燒毀器件。

目前，在地面模擬試驗中檢測80C31單粒子效應的方法主要是針對寄存器的翻轉情況，存在下面兩種方法：

1.通過硬件電路監測CPU地址線，由于CPU自身的復雜性，此種方法很難實現檢測CPU單粒子事件的效應，工程上一般不用。

2.通過單CPU進行自測試，當CPU發生翻轉時，自身程序也無法保證正常運行，從而引起更多的錯誤，容易出現無法正確判斷翻轉次數或發生漏測的情況；同時，單CPU結構也限制了研究被測器件單粒子事件的全面性，無法正確、全面的評價被測器件發生的單粒子效應，有很大的局限性，對于檢測CPU的單粒子效應來講，僅僅考慮一般數據寄存器的翻轉是不夠的。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種檢測80C31單粒子效應的裝置，該裝置采用基于雙口RAM的雙CPU結構，結合可編程的SRAM，實現在線測試程序的下載及修改，且測試內容全面、裝置可靠性高。

本發明的技術解決方案是：一種檢測80C31單粒子效應的裝置，包括電源模塊、上位機、主測CPU、被測80C31、雙口RAM、SRAM和電流采集卡；電源模塊分別給主測CPU和被測80C31供電，電流采集卡采集供給被測80C31的電流，并將采集的電流值發送給上位機，當所述的電流值超過預先設定的閾值時，發生閂鎖，上位機發送指令給電源模塊，由電源模塊將被測80C31斷電，上位機通過串口與主測CPU進行通信，主測CPU通過串口從上位機接收測試程序代碼，并將接收到的代碼寫入SRAM中，被測80C31從SRAM中讀取所述的代碼，被測80C3?1根據讀取的代碼運行測試程序，并將程序運行結果暫存在雙口RAM中，主測CPU從雙口RAM中提取運行結果，并將提取的結果處理后，將發生單粒子翻轉的結果發送給上位機。

還包括看門狗，所述的看門狗與被測80C31連接，當裝置出現單粒子鎖定或翻轉時，被測80C31程序會跑飛或死機，通過看門狗將被測80C31復位，或按照預先設定的時間周期，對被測80C31進行復位。

還包括兩個外部RAM，外部RAM分別與主測CPU和被測80C31連接，存放測試程序數據，提高運行速度。

所述的測試程序代碼分為一般數據寄存器測試、特殊功能寄存器測試、內部工作寄存器和邏輯單元功能測試。

本發明與現有技術相比有益效果為：

(1)本發明采用雙CPU結構，通過雙口RAM進行數據交換，與現有地面模擬試驗裝置采用單CPU自測相比，可以更全面的實現對80C31單粒子效應的測試，與現有星載系統采用總線進行數據交換相比，本發明充分利用雙口RAM運行速度快、方式簡單的優點，使得數據交換快速可靠，能夠實時反映CPU的狀態，并且試驗數據全面、可靠。