[發明專利]基于動態重構的FPGA配置信息翻轉測試平臺及測試方法

有效

• 申請號: 201310478764.7
• 申請日: 2013-10-13
• 公開（公告）號: CN103473159A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 雷杰;李云松;程蕾;郭杰;賈超群;魏雯;李雙十
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22;H04L29/06
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于測試技術領域，特別涉及一種用于FPGA配置信息翻轉測試的平臺，可應用于航天星載FPGA系統的可靠性測試。

背景技術

FPGA(Field?Programmable?Gate?Array)因其使用靈活、可反復燒寫的優異特性，在空間領域得到了廣泛的應用。然而由于空間環境存在高能粒子輻射，它會引起FPGA產生單粒子效應，尤其是單粒子的翻轉，這會導致FPGA的配置信息發生改變，致使電路功能出錯，無法保證系統整體功能的正常運作。為保證航天星載FPGA系統的可靠性，有必要對其進行單粒子翻轉測試。

目前在國內，進行FPGA系統的單粒子翻轉測試，只有專門的機構能夠進行，其實驗費用高、等待周期長。因此，搭建可模擬單粒子翻轉的測試平臺對待測試系統進行可靠性檢測，是節省研究資源、提高研究效率的有效方法。而現階段我國模擬單粒子翻轉測試平臺及測試方法的相關技術仍處于起步階段，如中國人民解放軍國防科學技術大學申請的發明專利(CN200910043423.0)《現場可編程邏輯門陣列中單粒子翻轉的檢測方法及裝置》，該專利申請由于采用NVRAM接口進行配置幀讀取及回讀控制，存在FPGA資源消耗較大、待測試系統不可靈活調整、接口處理速度慢的問題。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于動態重構的FPGA配置信息翻轉測試平臺及測試方法，以減小FPGA的資源消耗，提高待測試系統的靈活性和接口的處理速度。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一.技術思路

本發明通過搭建一種局部配置信息可被動態任意修改的配置信息翻轉測試平臺，實現對FPGA配置信息的讀取及實時修改、使其具有運行狀態健康判斷和與上位機數據交換的功能。

二.測試平臺

本發明的FPGA配置信息翻轉測試平臺，包括：

上位機控制模塊(1)，用于產生測試所需的隨機向量、隨機向量位置及模擬單粒子翻轉的次數，輸出給配置讀寫模塊；

TCP/IP協議通信模塊(2)，用于完成上位機控制模塊與配置讀寫模塊之間的信息傳輸，以及配置讀寫模塊與上位機數據分析模塊之間的信息傳輸；

配置讀寫模塊(3)，用于實現FPGA配置信息的讀寫及實時修改，即通過訪問FPGA內部配置訪問端口ICAP，回讀出待測模塊配置信息，并對該配置信息與隨機向量進行運算，再將加入隨機向量后的配置信息重新寫入待測模塊；

待測模塊(4)，用于配置自身的電路信息，將配置信息輸出至配置讀寫模塊，或根據配置讀寫模塊傳回的加入隨機向量后的配置信息，重新配置自身的電路信息，并將新配置后該模塊的輸出結果送入數據收集模塊；

數據收集模塊(5)，用于產生待測模塊所需的激勵信號，并將待測模塊輸出的新配置后的結果，輸出給上位機數據分析模塊(6)；

上位機數據分析模塊(6)，用于對從數據收集模塊中傳入的模塊功能結果進行統計和分析。

上述FPGA配置信息翻轉測試平臺，其特征在于所述的上位機控制模塊(1)，

包括：

模擬單粒子產生密度子模塊(11)，用于根據用戶輸入的環境參數，模擬產生單粒子的翻轉次數；

隨機向量產生子模塊(12)，用于隨機產生需要注入到配置信息文件中的錯誤配置信息，即隨機向量；

隨機向量位置產生子模塊(13)，用于隨機產生注入錯誤配置信息的位置，即隨機向量位置。

上述FPGA配置信息翻轉測試平臺，其特征在于所述的TCP/IP協議通信模塊(2)，用于通過Micro?Blaze軟核，建立上位機與FPGA之間的TCP/IP協議通信。

上述FPGA配置信息翻轉測試平臺，其特征在于所述的配置讀寫模塊(3)，包括：

ICAP控制子模塊(31)，用于根據上位機控制模塊傳入的指令，控制ICAP狀態機在各個狀態之間的跳轉，包括空閑狀態、回讀狀態、寫狀態及數據收集狀態四個狀態；

ICAP回讀控制子模塊(32)，用于通過訪問內部配置訪問端口ICAP，實現讀取待測模塊的動態區域配置信息，并將其存入配置信息寄存器RAM中；

配置信息寄存RAM子模塊(33)，用于存儲通過內部配置訪問端口ICAP回讀出的待測模塊動態區域配置信息；

翻轉向量寄存RAM子模塊(34)，用于存儲由上位機控制模塊產生并通過Micro?Blaze傳入的隨機向量及隨機向量位置；