[发明专利]一种基于Xilinx FPGA电路设计的敏感区域分析系统及分析方法

权利要求书

1.一种基于Xilinx FPGA电路设计的敏感区域分析系统，其特征在于，包括PC端和Xilinx FPGA电路，所述PC端包括数据预处理模块、数据输入模块和输出处理模块，所述Xilinx FPGA电路包括软错误缓解控制器和功能电路，其中，所述数据预处理模块将故障随机注入的地址范围信息和功能电路所需的输入数据分别转化为软错误缓解控制器和功能电路可识别的数据形式，并将转化后的数据传输至数据输入模块，所述数据输入模块将功能电路所需的输入数据发送至Xilinx FPGA电路中的功能电路中，同时从故障随机注入的地址范围中每次随机选择一个地址发送至Xilinx FPGA电路中的软错误缓解控制器中；所述软错误缓解控制器根据得到的故障注入指令，将指令所指向地址的配置单元进行配置位的数据翻转；所述功能电路对得到的输入数据进行处理，并将处理后的结果传输至输出处理模块；所述输出处理模块实时检测并对比功能电路输出的信号，记录此次故障注入的配置位是否为敏感区域，并选择是否对Xilinx FPGA电路进行重配置操作。

2.一种基于Xilinx FPGA电路设计的敏感区域分析方法，其特征在于，采用权利要求1所述的、一种基于Xilinx FPGA电路设计的敏感区域分析系统对敏感区域进行分析，具体步骤如下：

步骤一：获取功能电路所需的输入数据和可进行故障注入配置单元的配置地址范围，并通过数据预处理模块对获取的数据进行预处理，分别得到功能电路可识别的功能电路所需输入数据和软错误缓解控制器可识别的故障随机注入的地址范围，并传输至数据传输模块；

步骤二：利用数据传输模块分别将功能电路所需数据输入至功能电路，进入步骤三进行实际电路操作，同时，从故障随机注入的地址范围中每次随机选择一个地址传输至软错误缓解控制器，进入步骤四执行故障注入指令；

步骤三：功能电路接收到所需数据后，执行实际电路的功能操作，然后将输出数据传输至PC端的输出处理模块；

步骤四：软错误缓解控制器从数据传输模块接收故障注入指令，然后将接受到的指令进行解析得到指令所指的配置内存单元的地址，通过ICAP接口对该地址的配置单元进行配置位的数据翻转，从而完成此次的故障注入；

步骤五：由输出处理模块判断功能电路的实际功能是否出错和Xilinx FPGA电路是否重配置，当步骤四成功注入一次故障后，在下一次故障注入前，PC端上的输出处理模块接收并存储这期间接收到的输出信息，若接收到的输出数据为空，说明功能电路的输入或输出功能已被破坏，需要对Xilinx FPGA电路进行全部重配置，若成功接收到了输出数据，将其与未注入故障时的输出结果进行对比，判断输出结果是否有错，若输出结果有错，说明此次注入的故障破坏了功能电路的功能，并记录此次故障注入的配置位地址，然后对XilinxFPGA电路进行全部重配置；若输出结果没错，则继续检测，直至完成全部故障注入；

步骤六：获取功能电路的敏感区域；

根据步骤五记录的导致功能电路的实际功能出现错误的故障注入的配置位地址，分析可得到该功能电路的敏感配置区域，针对这些敏感区域进行加固保护，以提高设计的可靠性。

3.根据权利要求2所述的一种基于Xilinx FPGA电路设计的敏感区域分析方法，其特征在于，所述步骤一中数据预处理模块对获取的数据进行预处理的具体步骤如下：

步骤1.1：获取功能电路的输入数据和正确的输出数据，然后将功能电路所需的输入数据转化为Xilinx FPGA电路上功能电路可识别的数据格式，正确的输出数据在PC端的输出处理模块中被调用，用于与注入故障后的输出信息进行比较；

步骤1.2：与步骤1.1同步，通过Vivado软件依次生成包含软错误缓解控制器和功能电路的ebc文件和只包含功能电路的ebc文件，比较两者的差异得到与软错误缓解控制器相关的配置位地址信息，然后将其从Xilinx FPGA电路的全部配置位地址中去除，则得到了除软错误缓解控制器以外全部配置位地址，即故障随机注入的地址范围。

4.根据权利要求2所述的一种基于Xilinx FPGA电路设计的敏感区域分析方法，其特征在于，所述步骤二中功能电路所需的输入数据和随机故障注入的具体步骤如下：

步骤2.1：设置故障注入数量设置；

步骤2.2：同时打开数据传输模块的数据输入接口和故障注入接口；

步骤2.3：待功能电路所需的输入数据传输至功能电路进行步骤三的实际电路操作，故障随机注入发送至软错误缓解控制器，当达到故障注入设置的阈值，则停止输入，否则继续注入。