[发明专利]一种SRAM型FPGA SEU运行中修复的方法

说明书

技术领域

本发明涉及SRAM型FPGA的配置技术领域，特别涉及一种SRAM型FPGASEU运行中修复的方法。

背景技术

Virtex-5系列FPGA是Xilinx公司推出的基于SRAM工艺的新型FPGA，其集成度高，逻辑功能强，被广泛应用于现代数字系统设计中。Virtex-5FPGA的逻辑功能配置由其SRAM型配置区的数据实现，

SRAM属性决定了配置区数据在掉电后会丢失，因此必须将配置数据保存在外部非易失存储器中，在FPGA上电后对其进行重新配置。

在宇航应用中，空间高能粒子轰击造成SRAM型FPGA配置区单粒子翻转SEU可能导致FPGA逻辑错误，必须对FPGA的配置区单粒子翻转进行修复方可保证FPGA的正常运行。在传统的应对FPGA的配置区的单粒子翻转通常有以下几种策略：

1）、定期全局重配置

SEU是一种软错误，它不会造成硬件的永久损坏，FPGA重新加载配置数据后，SEU的影响即可被移除。对一些可靠性要求不很高的应用，系统对少量的SEU有一定的容忍度，定期的FPGA全局重配置又可消除SEU的积累，基本可以保证系统处于正常工作状态。所以说，对可靠性要求一般的应用，通过FPGA的全局重配置解决SEU效应是一种可以接受的方案。

2）、紧急全局重配置

在某些对可靠性要求较高的场合，定期的全局重配置由于无法快速消除SEU影响而变得不能接受。紧急全局重配置系统必须具备相应的SEU错误检测和错误等级判断机制，在发生SEU错误后决定立即进行全局重配置或是推迟全局重配置直到当前关键操作完成。

在要求FPGA高可靠、长时间连续运行的应用中，定期重配置策略、紧急重配置策略均因会打断FPGA的正常运行而变得不适用，如何在不打断FPGA的运行的情况下，进行SEU错误的修复将是SRAM型FPGA的配置技术的发展趋势。

SEU的运行中修复，传统的方法是采用“回读-比较-回写”方式，其中需用到一个屏蔽文件.msk和一个回读文件.rbb，实际的过程为：使用回读文件.rbb与原始配置文件.bit进行比较，若二者不同则利用屏蔽文件.msk将回读文件.rbb写入FPGA中。这种方式除了相对复杂的逻辑外，最大的缺点是.msk和.rbb文件均具有与原始配置文件.bit相同的大小，导致存储空间的占用达到原来的三倍；而且由于配置区的回读占用时间较长，达不到进行中修复所需要的实时性。因此以上“回读-比较-回写”的方式并不实用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种SRAM型FPGA SEU运行中修复的方法，目的是实现SRAM型FPGA的上电全局配置，以及对配置区的SEU进行运行中修复，且占用较小的存储空间，具备实时性。

为达到上述目的，该方法包括如下步骤：

第一步、在SRAM型FPGA上电后，使用配置管理FPGA对SRAM型FPGA进行一次全局配置；

第二步、配置管理FPGA读取配置比特流文件，检测该比特流文件并进行如下处理：

当检测到比特流文件中的帧写入命令FDRI时，将FDRI中附带的帧字数替换为逻辑和互连帧字数；

当检测到内容配置数据Block RAM时，则使用空操作命令替换Block RAM；

当检测到寄存器复位命令GRESTORE时，则使用空操作命令替换GRESTORE；

当检测到I/O启动命令STARTUP时，则使用空操作命令替换STARTUP；

第三步、将经过第二步处理后的比特流文件写入SRAM型FPGA；

第四步、重复第二步和第三步直至SRAM型FPGA停止工作。

有益效果：

1、本发明采用了对SEU错误进行“洗涤”的方法来实现SEU的运行中修复。对配置区进行刷写的数据仍然来自原始的配置比特流文件，其核心原理是在向配置帧数据入口寄存器FDRI写入数据时，仅写入逻辑和互连配置相关的数据，将Block RAM内容数据屏蔽掉，这样即实现了SEU的洗涤，也不会破坏用户RAM中的数据。同时会中断FPGA运行的命令也要屏蔽掉，如GRESTORE命令，这种并命令打断FPGA的正常运行。因此该方法能够在运行中对FPGA的SEU错误进行修复。