一種抗SEU存儲(chǔ)器電路的FPGA設(shè)計(jì)
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需要注意的是，擴(kuò)展?jié)h明碼模式下的地址信號(hào)需要進(jìn)行額外的處理。由于本設(shè)計(jì)采用了128K×16bit的SRAM芯片，它有17位地址信號(hào)。但是，正如上面提到過(guò)的，SRAM芯片組中將有4KB的存儲(chǔ)空間工作于TMR模式，還有248KB的存儲(chǔ)空間將工作于擴(kuò)展?jié)h明碼模式，而248KB的空間需要18位地址信號(hào)，這就要求有一個(gè)對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行變換的模塊。當(dāng)?shù)刂沸∮?KB 時(shí)，電路工作于TMR模式下而無(wú)需對(duì)地址進(jìn)行變換；當(dāng)?shù)刂反笥诘扔? KB同時(shí)小于128 KB時(shí)，電路工作于擴(kuò)展?jié)h明碼模式，地址信號(hào)會(huì)選中第一個(gè)124 Kx(16+8)bit的空間，此時(shí)也無(wú)需地址變換；而當(dāng)?shù)刂反笥诘扔?28 KB，電路也工作于擴(kuò)展?jié)h明碼模式下，此時(shí)地址信號(hào)應(yīng)選中第二個(gè)124 Kx(16+81bit的空間，此時(shí)則應(yīng)將地址值加上4KB，然后取新的地址的低17位加到第二個(gè)124 Kx (16+8) bit的存儲(chǔ)空間上即可。
在上述TMR和擴(kuò)展?jié)h明碼模塊的設(shè)計(jì)中，對(duì)出錯(cuò)數(shù)據(jù)的回寫(xiě)是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，主要應(yīng)考慮是否回寫(xiě)和何時(shí)回寫(xiě)兩個(gè)問(wèn)題。這兩個(gè)問(wèn)題可由時(shí)序控制模塊來(lái)解決。它主要根據(jù)CPU的控制信號(hào)，適時(shí)的發(fā)出錯(cuò)誤標(biāo)示輸出使能信號(hào)flag_oe，從而改變CPU對(duì)RAM的讀寫(xiě)狀態(tài)，完成
修正數(shù)據(jù)的正確回寫(xiě)。
另外，電路中的錯(cuò)誤標(biāo)示信號(hào)對(duì)整體設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。為了保證錯(cuò)誤標(biāo)示信號(hào)的穩(wěn)定，可在雙向傳輸門(mén)B的讀入端加一個(gè)鎖存器，鎖存器的鎖存使能端也可由時(shí)序控制模塊的flag_latch來(lái)控制。
4．3 模式選擇模塊
模式選擇模塊用于接收來(lái)自CPU的配置信號(hào)config和片選信號(hào)cs_fpga，以便將32位的配置數(shù)據(jù)寫(xiě)入配置寄存器。該寄存器的低18位數(shù)據(jù)為模式配置數(shù)據(jù)，地址信號(hào)通過(guò)與該數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可使小于該地址的存儲(chǔ)器空間工作于TMR模式，大于該地址的存儲(chǔ)空間工作于擴(kuò)展?jié)h明碼模式。
本電路采用軟件故障注入法來(lái)進(jìn)行電路的有效性驗(yàn)證，所以，在電路設(shè)計(jì)中，可將模式配置寄存器的其余14位用于注入外部干擾數(shù)據(jù)，并將其連接到ctrl_err與add_err信號(hào)，以用來(lái)進(jìn)行軟件故障的注入，模擬SEU對(duì)電路的影響。
4．4 控制邏輯模塊
該模塊可接收模式選擇模塊的模式信號(hào)mode，以對(duì)TMR模塊和擴(kuò)展?jié)h明碼模塊輸出的讀寫(xiě)信號(hào)和片選信號(hào)進(jìn)行選擇，然后輸出到RAM芯片的引腳上去，從而實(shí)現(xiàn)CPU對(duì)RAM的正確訪問(wèn)。尤其是當(dāng)電路工作于擴(kuò)展?jié)h明碼模式時(shí)，還需根據(jù)地址信號(hào)判斷當(dāng)前對(duì)哪個(gè)124 Kx (16+8)bit的存儲(chǔ)空間片選有效。其具體電路如圖5所示。本文引用地址：http://www.antipu.com.cn/article/180248.htm
5 結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)計(jì)中的抗SEU存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)可通過(guò)ACTEL的ProAsic系列A3P400 FPGA實(shí)現(xiàn)，并可使用與其配套的Liber08．5 EDA工具進(jìn)行代碼的編輯和原理圖的繪制，并進(jìn)行功能仿真與電路的綜合。通過(guò)仿真可以看到，本設(shè)計(jì)可以達(dá)到預(yù)期的目的，它既可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器的抗SEU設(shè)計(jì)，又可以滿足對(duì)存儲(chǔ)器使用靈活性的要求，而且具有功能完善、適應(yīng)性強(qiáng)、電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，非常適用于星載RAM的抗輻射電路設(shè)計(jì)。
評(píng)論