[發明專利]一種星載設備中FPGA單粒子翻轉故障注入方法

有效

• 申請號: 202110611009.6
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113254288B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 劉哲;周海洋;王飛雪;黃龍;魯祖坤;李柏渝;邱楊;王曉琴;楊威;劉強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22;G06F11/263;G06F11/10;G01R31/00
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術協會專利中心 11215
• 代理人: 劉光德

1.一種星載設備的單粒子翻轉故障注入設備，其特征在于，所述的星載設備的單粒子翻轉故障注入設備包括：監測設備、程控電源、待測的星載設備注錯單板和用作參考的星載設備參考單板；所述監測設備負責接收和監測星載設備的測試，監測設備分別與星載設備注錯單板和星載設備參考單板連接；監測設備控制程控電源給星載設備注錯單板和星載設備參考單板供電；星載設備注錯單板和星載設備參考單板采用共用的通用硬件架構，所述的通用硬件架構采用反熔絲FPGA作為啟動管理核心，所述反熔絲FPGA直接與晶振、PROM和抗輻照Flash相連，控制DSP和SRAM型FPGA執行程序加載；所述反熔絲FPGA為待測的所述SRAM型FPGA和DSP提供時鐘，控制待測的所述SRAM型FPGA的配置刷新操作；所述星載設備注錯單板和星載設備參考單板都通過EMIF總線與所述DSP連接；所述通用硬件架構中的反熔絲FPGA通過地址譯碼的方式開放Flash接口，DSP通過反熔絲FPGA讀寫所述抗輻照Flash中存儲的數據和程序；所述的星載設備參考單板功能及程序與星載設備注錯單板相同，同樣按照監測設備指令對FPGA進行配置信息注入，但不進行逐比特翻轉。

2.如權利要求1所述的單粒子翻轉故障注入設備，其特征在于，待測的所述SRAM型FPGA內部封裝ICAP接口，提供ICAP接口訪問、刷新數據的時序控制；所述的SRAM型FPGA內部配置兩個刷新器，兩個刷新器互為備份。

3.如權利要求2所述的單粒子翻轉故障注入設備，其特征在于，所述刷新器設置對DSP寫入配置數據的校驗，向所述DSP寫入配置數據時同步寫入數據CRC32校驗，只有當配置數據和CRC32校驗均匹配，刷新器才進行注入，SRAM型FPGA分別為兩個刷新器配置狀態寄存器。

4.如權利要求1所述的單粒子翻轉故障注入設備，其特征在于，監測設備對所述星載設備注錯單板和星載設備參考單板進行監測，判斷星載設備注錯單板的遙測信息中斷時間達到預定時間，或在遙測信息中檢測出異常，則監測設備記錄異常日志信息，并控制程控電源同時對兩個單板進行重啟，從上次出現故障的下一個比特位置繼續進行故障注入。

5.一種星載設備的單粒子翻轉故障注入方法，使用權利要求1-4中任一項所述的星載設備的單粒子翻轉故障注入設備，其特征在于包括以下步驟

步驟1，所述DSP在高優先級任務中接收和響應監測設備遙控指令，依據該遙控指令開啟或停止注入流程；

步驟2，監測設備啟動后，依據外部輸入獲取注入起始位置，打開電源，待確認單板正常上電后，向所述星載設備注錯單板和星載設備參考單板同時發送故障注入開始指令，并持續監測兩個單板狀態；

步驟3，若監測設備發現兩個單板中的任一個在預定時間內未更新，或顯示單板發生注入故障，則控制兩個單板重啟，并依據日志記錄，使兩個單板從上一次出錯位置的下一個Bit開始繼續注入；

步驟4，在收到監測設備故障注入開始指令后，所述DSP從遙控指令中得到當前注入幀號，依據當前注入FPGA標識和當前注入幀號計算出當前幀在Flash中的位置，讀取該幀的內容；

步驟5，所述DSP在讀取完幀數據后，從固定偏移位置讀取EDAC校驗，對數據使用EDAC校驗算法進行修正，并依據當前注入幀號和當前比特編號計算出需要打翻的Bit位置，轉入步驟6；

步驟6，對于星載設備注錯單板，將計算出需要打翻的Bit翻轉，而對于星載設備參考單板不進行Bit翻轉，之后針對本幀數據計算CRC，并對刷新器狀態進行監管，在無異常的情況下，將配置數據和CRC校驗一同寫入ICAP刷新器接口，控制刷新器進行數據注入。

6.如權利要求5所述的單粒子翻轉故障注入方法，其特征在于，步驟4還包括：檢測當前注入幀號是否合法以及當前幀號是否為可注入幀，任一項為否則跳至下一幀，兩者均為是則開始注入過程。

7.如權利要求6所述的單粒子翻轉故障注入方法，其特征在于，步驟4還包括：對相應幀數據增加了EDAC校驗，幀數據和校驗數據分別按連續地址存儲，校驗數據位置相對于幀數據偏移預定的固定地址。