利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法技術

本發明專利技術涉及利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法，包括步驟(1)、在FPGA中構建由查找表構成的移位寄存器組，并為移位寄存器組設置初始值；(2)、完成FPGA的上電配置，向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存器組進行移位；(3)、當前移位寄存器內的保存值與移位寄存器的初始值不同時，可停止向移位寄存器組輸入串行數據；(4)、刷新SRAM型FPGA，直至移位寄存器組的所有存儲值均被刷新；(5)、再次向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存器組進行移位，將移位寄存器組中的保存值全部移出；(6)、判斷是否刷新成功，本發明專利技術方法不需要進行輻照試驗，也不需要回讀，具有成本低、操作簡單、判斷準確的特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法，特別是利用查找表移位寄存器的特性來判斷刷新是否成功，屬于集成電路

技術介紹
SRAM型FPGA的基本結構如圖1，其中主要的功能模塊包括：四周一圈的輸入輸出模塊(IOB)、邊沿兩列塊存儲器(BlockRAM)、內部的可編程邏輯塊陣列(CLB)，除此以外，還有遍布整個電路連接各個模塊的互聯資源。上述邏輯資源和互聯資源都由下層SRAM配置位控制。大量的遍布FPGA電路的SRAM配置位決定了FPGA電路的具體功能，這些配置位的碼流集合即被稱為碼流(bitstream)。當SRAM型FPGA在空間環境應用時，空間高能粒子會穿透FPGA器件內部并在路徑上產生電離，從而引起電路節點上瞬時電流干擾而導致電路錯誤。典型的6管SRAM單元由兩個交叉連接的反相器以及兩個用于讀寫控制的門控管組成，如圖2所示為SRAM型FPGA的配置存儲器單粒子翻轉的原理。當高能粒子打在SRAM單元的靈敏區域時(以反偏n管的漏區為例)，電荷在結區的收集產生了一個瞬態電流脈沖，導致該單元存儲的信息由“1”變成了“0”，狀態出現了翻轉。這種效應就是空間單粒子翻轉效應，配置位狀態的翻轉可能導致嚴重的功能故障，導致內部功能錯亂、連線短路、斷路等。這種配置位翻轉導致的故障是永久性的故障，只能通過重新加載碼流來消除。刷新技術利用SRAM型FPGA回讀和部分重配的功能，修復發生單粒子翻轉的配置SRAM單元。可以糾正配置SRAM中發生的單粒子翻轉，從而徹底消除單粒子翻轉積累，與全部重新加載碼流相比不會中斷用戶邏輯，從而增加刷新率。刷新技術已在空間FPGA應用中作為配套措施廣泛獲得應用。刷新是否有效果是應用過程中比較關注的問題，由于刷新是對FPGA內部配置位進行讀寫，類似于后臺操作，刷新是否成功缺乏直觀的信號指示，難以判斷。為了判斷刷新是否成功，通常需要通過輻照試驗使得SRAM位發生翻轉后再進行回讀，對回讀后的碼流與初始碼流對比后才能確定是否刷新成功。由于需要輻照試驗，該判別方法具有較高的門檻條件，且回讀和碼流分析的操作也十分復雜。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法，該方法利用FPGA內部查找表移位寄存器的特點，形成一種可以方便判斷刷新是否成功的方法，該方法不需要進行輻照試驗，也不需要回讀，具有成本低、操作簡單、判斷準確的特點。本專利技術的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法，其特征在于：(1)、在SRAM型FPGA中構建由查找表構成的移位寄存器組，并為移位寄存器組設置初始值；(2)、完成SRAM型FPGA的上電配置，向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存器組進行移位；(3)、當移位寄存器組新移入值后，當前移位寄存器內的保存值與移位寄存器的初始值不同時，可停止向移位寄存器組輸入串行數據；(4)、刷新SRAM型FPGA，直至移位寄存器組的所有存儲值均被刷新；(5)、再次向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存器組進行移位，將移位寄存器組中的保存值全部移出；(6)、對比步驟(5)中的移出值與步驟(1)中設置的初始值是否相同，若相同則判斷刷新成功，若不同則判斷刷新未成功。利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法，通過FPGA刷新驗證系統實現，所述FPGA刷新驗證系統包括待刷新的SRAM型FPGA、刷新模塊、PROM和外圍信號模塊，其中PROM用于存儲SRAM型FPGA碼流，具體實現方法如下：(1)、在SRAM型FPGA中構建由查找表構成的移位寄存器組，并為移位寄存器組設置初始值；(2)、完成SRAM型FPGA的上電，通過PROM為SRAM型FPGA進行碼流配置，外圍信號模塊向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存器組進行移位；(3)、當移位寄存器組新移入值后，當前移位寄存器內的保存值與移位寄存器的初始值不同時，外圍信號模塊可停止向移位寄存器組輸入串行數據；(4)、刷新模塊對SRAM型FPGA進行刷新，直至當移位寄存器組的所有存儲值均被刷新；(5)、外圍信號模塊再次向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存器組進行移位，將移位寄存器組中的保存值全部移出；(6)、對比步驟(5)中的移出值與步驟(1)中設置的初始值是否相同，若相同則判斷刷新成功，若不同則判斷刷新未成功。在上述利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法中，由查找表構成的移位寄存器組包括多個移位寄存器單元，每個移位寄存器單元包括存儲單元、2進1出的第一多路器和1進2出的第二多路器，兩個多路器通過控制端控制選通路徑，選擇通過配置路徑讀寫存儲單元，或者選擇通過用戶路徑讀寫存儲單元。在上述利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法中，步驟(4)中刷新步驟選擇通過配置路徑讀寫存儲單元(202)實現；所述步驟(2)、(5)中的移位步驟選擇通過用戶路徑讀寫存儲單元(202)。在上述利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法中，步驟(3)中，當前移位寄存器內的保存值與移位寄存器的初始值不同時，且變化值占初始保存值的50％以上時，停止向移位寄存器組輸入串行數據。在上述利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法中，步驟(4)中通過PROM中存儲的碼流進行刷新。在上述利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法中，步驟(6)中通過示波器、邏輯分析儀或者數字信號采集裝置對比步驟(5)中的移出值與步驟(1)中設置的初始值是否相同。本專利技術與現有技術相比具有如下有益效果：(1)、現有技術需要通過輻照試驗，若不具備輻照試驗條件，則無法進行，本專利技術使得刷新是否成功的判斷可以在正常的試驗室環境下開展，僅需要一塊普通的驗證板，成本顯著降低。(2)、現有技術需要通過回讀，將當前碼流讀出并與原始碼流進行對比。FPGA回讀操作十分復雜，包括同步、去同步、設置幀長、設置起始地址等一系列命令字，回讀碼流與原始碼流對比時還需要考慮無關位的干擾，現有回讀對比的技術操作十分復雜；本專利技術只需要通過用戶邏輯設計一條寄存器鏈路，并在操作中通過少量信號控制刷新和寄本文檔來自技高網...

【技術保護點】
利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法，其特征在于：(1)、在SRAM型FPGA中構建由查找表構成的移位寄存器組，并為移位寄存器組設置初始值；(2)、完成SRAM型FPGA的上電配置，向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存器組進行移位；(3)、當移位寄存器組新移入值后，當前移位寄存器內的保存值與移位寄存器的初始值不同時，可停止向移位寄存器組輸入串行數據；(4)、刷新SRAM型FPGA，直至移位寄存器組的所有存儲值均被刷新；(5)、再次向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存器組進行移位，將移位寄存器組中的保存值全部移出；(6)、對比步驟(5)中的移出值與步驟(1)中設置的初始值是否相同，若相同則判斷刷新成功，若不同則判斷刷新未成功。

【技術特征摘要】
1.利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法，
其特征在于：
(1)、在SRAM型FPGA中構建由查找表構成的移位寄存器組，并為
移位寄存器組設置初始值；
(2)、完成SRAM型FPGA的上電配置，向移位寄存器組輸入串行數
據驅動移位寄存器組進行移位；
(3)、當移位寄存器組新移入值后，當前移位寄存器內的保存值與移位
寄存器的初始值不同時，可停止向移位寄存器組輸入串行數據；
(4)、刷新SRAM型FPGA，直至移位寄存器組的所有存儲值均被刷
新；
(5)、再次向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存器組進行移位，
將移位寄存器組中的保存值全部移出；
(6)、對比步驟(5)中的移出值與步驟(1)中設置的初始值是否相同，
若相同則判斷刷新成功，若不同則判斷刷新未成功。
2.利用查找表移位寄存器進行SRAM型FPGA刷新效果驗證的方法，
通過FPGA刷新驗證系統實現，所述FPGA刷新驗證系統包括待刷新的
SRAM型FPGA、刷新模塊、PROM和外圍信號模塊，其中PROM用于存
儲SRAM型FPGA碼流，具體實現方法如下：
(1)、在SRAM型FPGA中構建由查找表構成的移位寄存器組，并為
移位寄存器組設置初始值；
(2)、完成SRAM型FPGA的上電，通過PROM為SRAM型FPGA
進行碼流配置，外圍信號模塊向移位寄存器組輸入串行數據驅動移位寄存
器組進行移位；
(3)、當移位寄存器組新移入值后，當前移位寄存器內的保存值與移位

\t寄存器的初始值不同時，外圍信號模塊可停止向移位寄存器組輸入串行數
據；
(4)、刷新模塊對SRAM型FPGA進行刷新，直至當移位寄存器組的
所有存儲值均被刷新；
(5)、外圍信號模塊再次向移位寄存器組輸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙元富，李學武，張帆，姜爽，陳雷，李琦，祁逸，劉進，
申請(專利權)人：北京時代民芯科技有限公司，北京微電子技術研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11