[发明专利]FPGA配置FLASH芯片抗单粒子翻转电路及方法

说明书

本发明公开了一种FPGA配置FLASH芯片抗单粒子翻转电路，包括配置管控FPGA芯片、超大规模FPGA芯片、主配置FLASH芯片、副配置FLASH芯片、供电芯片、第一接口和地测设备配置电路；所述超大规模FPGA芯片、主配置FLASH芯片和所述副配置FLASH芯片分别与所述配置管控FPGA芯片连接；所述配置管控FPGA芯片的使能端与所述供电芯片连接，所述供电芯片与所述副配置FLASH芯片连接；所述配置管控FPGA芯片通过所述第一接口与所述地测设备配置电路连接。相应地，本发明还公开了一种FPGA配置FLASH芯片抗单粒子翻转方法。本发明实现对超大规模FPGA配置FLASH芯片的电路降低失效率，提升可靠性。

技术领域

本发明涉及FPGA芯片的抗辐加固领域，特别涉及一种FPGA配置FLASH芯片抗单粒子翻转电路及方法。

背景技术

随着空间平台有效载荷技术的不断发展，对可编程阵列在千万门数以上级别的SRAM型FPGA芯片的需求越来越多，对FPGA配置程序文件存储芯片的容量需求也越来越大。常规的反熔丝型PROM芯片单片存储容量不超过16Mb，无法满足超大规模FPGA芯片的使用需求，而级联使用时不仅增加了电路的复杂度、体积和成本，而且降低了电路的抗干扰性和可靠性，只能选用容量较大的FLASH芯片或MRAM芯片等来存储配置程序文件。从成本角度考虑通常采用FLASH芯片作为超大规模FPGA芯片的配置芯片，但FLASH芯片在轨工作时易受空间辐射环境的影响，发生单粒子翻转等问题，同时随着使用次数的增加会产生坏块，导致FPGA芯片配置电路的可靠性极低。目前对空间应用的FPGA电路的关注点主要在FPGA芯片的抗辐加固领域，急需对超大规模FPGA的配置FLASH芯片的配置电路进行研究，降低失效率，提升可靠性。

目前对于FLASH芯片抗单粒子翻转的方法主要局限于三模冗余法和分组码纠错法。三模冗余法是通过在硬件电路设计上或在软件设计中采用三个相同设计电路并行处理数据，对结果进行三取二判决的设计方法。既增加了电路或算法的复杂度，而三模冗余法也无法彻底解决长期使用过程中FLASH芯片出现坏块的问题，同时三取二判决电路也存在单粒子翻转或单点失效的可能性。分组码纠错法的容错率较低，一般仅能纠一检二，而且译码算法复杂，译码延时较长，不适用于存储量较大的FLASH芯片的数据读取。

发明内容

为了增强空间应用的超大规模FPGA配置FLASH芯片应对单粒子翻转事件和其他数据出错问题的能力，本发明提出了一种FPGA配置FLASH芯片抗单粒子翻转电路及方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种FPGA配置FLASH芯片抗单粒子翻转电路，包括配置管控FPGA芯片、超大规模FPGA芯片、主配置FLASH芯片、副配置FLASH芯片、供电芯片、第一接口和地测设备配置电路；所述超大规模FPGA芯片、主配置FLASH芯片和所述副配置FLASH芯片分别与所述配置管控FPGA芯片连接；所述配置管控FPGA芯片的使能端与所述供电芯片连接，所述供电芯片与所述副配置FLASH芯片连接；所述配置管控FPGA芯片通过所述第一接口与所述地测设备配置电路连接。