星载设备FPGA可靠性设计探讨.pdf

根据提供的文档内容，该文档主要探讨了星载设备中FPGA的可靠性设计。以下内容将详细介绍文档中涉及的知识点。 星载设备FPGA可靠性设计探讨 文档标题强调了研究的中心内容，即对星载设备中使用的FPGA（现场可编程门阵列）的可靠性设计进行探讨。由于星载设备工作在极端的空间环境下，如高能粒子辐射、失重状态以及高温、低温交替等恶劣条件，这就对FPGA的可靠性提出了极高的要求。 整体设计 文中首先提到了整体设计的重要性，尤其是在流水线式设计方面。流水线设计方法允许数据在不同模块间按顺序流动，每个模块独立处理并依赖于前一个模块的有效数据来启动。这种设计模式的优点在于能够避免因某一模块故障导致整个系统陷入死锁状态，而且通过引入冗余设计，可以保证系统对辐射等干扰的鲁棒性。例如，在处理图像压缩编码的过程中，使用编码完成信号来控制后续小波变换的启动可能会导致死锁现象，因为一旦编码模块出现问题，小波变换模块将无法启动。为了解决这一问题，可以通过设计定时器来代替编码结束信号，确保即使出现错误，系统也不会崩溃。 可靠性编码 可靠性编码规则对于提高FPGA设计的可靠性至关重要。文档中提出了一些关键规则，包括：避免使用多余的敏感变量、寄存器信号在复位时的状态、case语句中应包含whenothers选项、同步输入信号应进行两级寄存后再使用，以及异步复位应进行同步释放等。这些规则有助于防止在恶劣的空间环境中，如高能粒子辐射导致的数据采样错误。 状态机操作 状态机在星载设备控制FPGA中扮演着核心角色，其代码质量直接关系到FPGA的可靠性。文档中提出了在编写状态机代码时，case语句应包含whenothers项，并且在综合时要对状态机设置安全模式（safe mode）。这样做可以保证即使在遇到未预期的输入时，状态机也能安全地跳转到一个已知的安全状态，而不会引起系统故障。 SRAM接口设计 SRAM（静态随机存取存储器）接口设计是FPGA设计中的一个重要部分，特别是对于需要在星载设备中存储数据的应用。文档中虽未详细讨论SRAM接口设计的具体内容，但从提供的信息来看，优化SRAM接口设计也是提高FPGA可靠性的关键环节。 文档对星载设备FPGA的可靠性设计进行了系统性的探讨，涵盖了整体设计、可靠性编码规则、状态机操作和SRAM接口设计等多个方面。通过文档的介绍，设计人员能够获得提高FPGA在极端空间环境下的可靠性的方法和技巧。这不仅对星载设备至关重要，同样也适用于其他要求高可靠性的应用场景。