專利名稱：智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于航天可靠性領(lǐng)域，尤其涉及應(yīng)用于空間FPGA的可靠性設(shè)計(jì)的智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器。
背景技術(shù)：
隨著航天事業(yè)的發(fā)展，特別是FPGA在航天器上的廣泛應(yīng)用，面臨著極其復(fù)雜的單粒子效應(yīng)的問(wèn)題。高能單粒子常常會(huì)造成應(yīng)用于空間環(huán)境的FPGA不能可靠地工作，經(jīng)常會(huì)引起FPGA的單粒子翻轉(zhuǎn)(SEU)或是單粒子閂鎖效應(yīng)(SEL)。其中單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)是FPGA的軟錯(cuò)誤，是可以通過(guò)邏輯糾錯(cuò)來(lái)解決的。一般來(lái)說(shuō)容錯(cuò)多采用三模冗余判決(TMR)與錯(cuò)誤檢測(cè)與糾正(EDAC)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
目前的驗(yàn)證方法多為基于驗(yàn)證平臺(tái)的驗(yàn)證策略，這種驗(yàn)證策略是基于模塊接口的驗(yàn)證，主要的思路為在模塊接口的輸入端注入一些數(shù)據(jù)與命令，使模塊工作，此時(shí)檢測(cè)模塊的輸出是否與期望的輸出的相符合，若符合則證明當(dāng)然的模塊在此測(cè)試情況下功能正確。若不符合則要繼續(xù)修改模塊，直到與輸出相符合為止。
若是利用目前的驗(yàn)證方法對(duì)三模冗余判決設(shè)計(jì)的模塊進(jìn)行仿真，則只能驗(yàn)證當(dāng)前模塊的功能是否正確，并不能驗(yàn)證三模冗余的驗(yàn)錯(cuò)與糾錯(cuò)功能，就更不能模擬由于空間輻射環(huán)境所產(chǎn)生的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)，這樣在最開始的仿真時(shí)就不能確切地了解所采用容錯(cuò)方法的抗輻射性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種為了在功能仿真時(shí)及早地知道所采用容錯(cuò)方法的抗輻射性能的智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器，該注入器可以模擬空間輻射所產(chǎn)生的單粒子效應(yīng)，可以在指定范圍內(nèi)隨機(jī)地使信號(hào)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，并且可以設(shè)定信號(hào)的翻轉(zhuǎn)強(qiáng)度與占空比等，使得在功能仿真時(shí)能及時(shí)的了解容錯(cuò)方法的抗輻射性能。
本發(fā)明的的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器，其特征在于該注入器能完成如下步驟
a、利用腳本語(yǔ)言進(jìn)行編程，根據(jù)HDL文件或仿真波形文件，提取出信號(hào)體系結(jié)構(gòu)b、選擇相應(yīng)的信號(hào)或所有的信號(hào)，并指定空間輻射強(qiáng)度的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的單粒子翻轉(zhuǎn)概率；c、依靠產(chǎn)生的單離子翻轉(zhuǎn)概率對(duì)選中的信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的仿真錯(cuò)誤激勵(lì)文件；d、在調(diào)用仿真工具時(shí)，注入該仿真錯(cuò)誤文件進(jìn)行仿真并查看仿真結(jié)果的正確性。
本發(fā)明的智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器可以根據(jù)空間輻射的強(qiáng)度與軌道高度調(diào)整故障產(chǎn)生率。
也就是說(shuō)，本發(fā)明是利用腳本語(yǔ)言(例如TCL/TK)進(jìn)行編程，對(duì)HDL(硬件描述語(yǔ)言)的源代碼或仿真波形文件進(jìn)行分析，提取出信號(hào)的層次圖，并且將所有信號(hào)在圖形界面中列出，用戶可以指定某些信號(hào)發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)，也可以指定所有信號(hào)發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)，且可以指定空間輻射強(qiáng)度的大小。當(dāng)設(shè)定完成后，腳本語(yǔ)言可以根據(jù)當(dāng)前采用的HDL仿真工具與當(dāng)前的設(shè)置生成一個(gè)翻轉(zhuǎn)激勵(lì)，根據(jù)設(shè)定的空間輻射強(qiáng)度的大小，強(qiáng)度越大翻轉(zhuǎn)的概率越大。最后將激勵(lì)文件加載到仿真工具中進(jìn)行仿真，并查看仿真結(jié)果是否正確。
本發(fā)明可以在HDL仿真時(shí)模擬各種復(fù)雜空間輻射的環(huán)境，為空間FPGA的可靠性設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考，也可以將此發(fā)明擴(kuò)展應(yīng)用到一些接口通信中去，對(duì)接口信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤激勵(lì)，以便考察接口協(xié)議的抗干擾性。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器一個(gè)TMR仿真實(shí)例的沒有經(jīng)過(guò)故障注入的仿真波形圖。
圖2為本發(fā)明智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器一個(gè)TMR仿真實(shí)例的經(jīng)過(guò)故障注入的(結(jié)果正確)仿真波形圖。
圖3為本發(fā)明智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器一個(gè)TMR仿真實(shí)例的經(jīng)過(guò)故障注入的(結(jié)果錯(cuò)誤)仿真波形圖。
圖中信號(hào)1、信號(hào)2、與信號(hào)3為TMR冗余信號(hào)，三個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)三取二表決器產(chǎn)生表決后的信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
參看圖1，此時(shí)三個(gè)信號(hào)與仲裁后出現(xiàn)的信號(hào)是一樣的，這時(shí)的仿真是不能模擬出由空間輻射所產(chǎn)生的單粒子效應(yīng)的。
參看圖2，對(duì)三個(gè)信號(hào)進(jìn)行故障注入，經(jīng)過(guò)表決器糾錯(cuò)后的信號(hào)是正確的，這說(shuō)明當(dāng)前的可靠性設(shè)計(jì)是滿足空間輻射環(huán)境的。
參看圖3，對(duì)三個(gè)信號(hào)進(jìn)行故障注入，經(jīng)過(guò)表決器糾錯(cuò)后的信號(hào)是錯(cuò)誤的，說(shuō)明當(dāng)前的可靠性設(shè)計(jì)是不能滿足空間輻射環(huán)境的。
本發(fā)明的智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器提供兩種方式提取信號(hào)的層次結(jié)構(gòu)圖，一種是根據(jù)當(dāng)前HDL語(yǔ)言提取，就是按照編譯的順序?qū)γ恳粋€(gè)HDL文件的信號(hào)進(jìn)行分析，一直到最一個(gè)頂層設(shè)計(jì)文件，逐步的將所有信號(hào)提取出來(lái)；另一種是根據(jù)當(dāng)然的仿真波形文件，因?yàn)榉抡婀ぞ咴谶M(jìn)行仿真后可以將所有的信號(hào)的仿真波形以VCD(Value Change Dump)文件的形式保存下來(lái)，這個(gè)文件包括了信號(hào)層次結(jié)構(gòu)，可以對(duì)此文件進(jìn)行分析提取出信號(hào)的層次圖。提取完后，利用圖形界面將信號(hào)展示出來(lái)供用戶選擇，用戶可以選擇一部分信號(hào)做隨機(jī)激勵(lì)，也可以將所有信號(hào)都加入到隨機(jī)激勵(lì)中。根據(jù)FPGA的在軌情況可以對(duì)輻射強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)設(shè)定完成后根據(jù)當(dāng)前的仿真工具利用腳本語(yǔ)言中的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器對(duì)選中的每一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生隨機(jī)激勵(lì)，并最后生成一個(gè)仿真錯(cuò)誤激勵(lì)文件，將激勵(lì)文件加入仿真工具運(yùn)行的腳本中去，最終對(duì)HDL代碼進(jìn)行仿真，查看結(jié)果的正確性。
權(quán)利要求
1.智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器，其特征在于該注入器能完成如下步驟a、利用腳本語(yǔ)言進(jìn)行編程，根據(jù)HDL文件或仿真波形文件，提取出信號(hào)體系結(jié)構(gòu)；b、選擇相應(yīng)的信號(hào)或所有的信號(hào)，并指定空間輻射強(qiáng)度的大小，產(chǎn)生相應(yīng)的單粒子翻轉(zhuǎn)概率；c、依靠產(chǎn)生的單離子翻轉(zhuǎn)概率對(duì)選中的信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的仿真錯(cuò)誤激勵(lì)文件；d、在調(diào)用仿真工具時(shí)，注入該仿真錯(cuò)誤文件進(jìn)行仿真并查看仿真結(jié)果的正確性。
2.如權(quán)利要求1所述的智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器，其特征在于該注入器可以根據(jù)空間輻射的強(qiáng)度與軌道高度調(diào)整故障產(chǎn)生率。
全文摘要
一種智能全自動(dòng)單粒子事件故障注入器，可以根據(jù)HDL文件或仿真波形文件，提取出RTL設(shè)計(jì)的信號(hào)體系結(jié)構(gòu)；可以選擇相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行故障注入，也可以是所有的信號(hào)。并且可以空間輻射強(qiáng)度的大小、產(chǎn)生相應(yīng)的單粒子翻轉(zhuǎn)概率；再依靠產(chǎn)生的單離子翻轉(zhuǎn)概率對(duì)選中的信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的仿真錯(cuò)誤激勵(lì)文件；在調(diào)用仿真工具時(shí)，注入該仿真錯(cuò)誤文件進(jìn)行仿真并查看仿真結(jié)果的正確性。該注入器可以根據(jù)空間輻射的強(qiáng)度與軌道高度調(diào)整故障產(chǎn)生率。本發(fā)明可以在HDL仿真時(shí)模擬各種復(fù)雜空間輻射的環(huán)境，為空間FPGA的可靠性設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考，也可以將此發(fā)明擴(kuò)展應(yīng)用到一些接口通信中去，對(duì)接口信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤激勵(lì)，以便考察接口協(xié)議的抗干擾性。
文檔編號(hào)G06F17/50GK1983286SQ20051011149
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者常亮, 李華旺, 姜大力, 白雪柏 申請(qǐng)人:上海微小衛(wèi)星工程中心