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基于FPGA的星载RAM抗SEU的研究与设计的任务书
任务书
一、题目：基于FPGA的星载RAM抗SEU的研究与设计
二、任务背景
随着航天技术的不断发展，人类对于太空探索和利用的需求不断增加，这就对航天器的可靠性提出了更高要求。航天器在太空环境中受到宇宙射线的辐射，产生的单粒子效应（SingleEventEffect，SEU）给航天器上的电子器件造成了不可忽视的损坏。航天器中的存储器模块，尤其是RAM存储器，在航天器飞行过程中相对比较容易受到SEU的影响，这意味着在航天器上，对于RAM抗SEU的研究和设计显得更为重要。
FPGA（FieldProgrammableGateArray）是一种灵活、可编程的数字电路器件，有着广泛的应用前景。FPGA从硬件的角度来看，其实也是由一系列可编程的逻辑门单元组成的，每个逻辑单元对应的是FPGA的一个透明查找表（LUT），在这个LUT中，可以进行任意函数的编程，这使得FPGA具备使用任意逻辑单元的能力，提供了软硬件结合方式的设计。而且FPGA是可以顺应SEU的颠簸环境而不产生失败效应的，因此本文的研究中，将以FPGA为基础来设计航天器上RAM抗SEU的电路模块。
三、研究任务
（一）FPGA在航空航天中的应用分析；
（二）航天器中RAM存储器遭受SEU的原因及影响分析；
（三）以FPGA为基础的RAM抗SEU电路模块的研究和设计，包括主要电路部分的原理图设计，从时钟和复位电路设计、FPGARAM控制器模块、FPGA控制RAM的写入和读出操作等方面的实现；
（四）电路的验证和测试，包括在模拟环境下进行泄漏电流和视在功耗的测试，以及在FPGA开发板上进行RAM抗SEU性能的测试以及相关性能分析。
四、技术路线
（一）介绍FPGA在航空航天领域中的应用和优势，主要分析其灵活性、可编程性、实时性等特点，以及在电路板设计中的应用情况；
（二）对航天器中RAM存储器遭受SEU的原因及影响进行深入分析，包括探测、跟踪和复位等技术；
（三）通过FPGA实现RAM抗SEU电路模块的研究和设计，包括采用差分信号输送和保护电路的技术实现；
（四）根据已经实现的设计，进行电路验证和测试，包括性能测试和相关性能分析，并且对模拟测试和实验平台测试进行对比，找出电路的优缺点和改进的措施。
五、研究意义
通过本文的研究和设计，我们可以实现一种对于航天器上的RAM抗SEU电路的新型方案，不仅可以提高RAM存储器的运行稳定性，而且可以对于未来航空航天技术的发展有着重要的指导作用。引入FPGA技术，不仅能够降低昂贵的成本，而且在提高抗干扰性能、降低整机功耗的同时，还具有可重构性等特点，有利于适应复杂多变的航空航天任务需求。
六、参考文献
1.张春稳.面向航空航天应用的FPGA设计.北京:科学出版社,2011.
2.李鹏飞.RAM抗SEU性能仿真分析及改进.航天器工程,2014.
3.李菊敏,封妍,杨英杰等.基于FPGA的抗SEU时序逻辑门电路设计.信息化技术与应用,2013.
4.WangPH，ShinYC，ZhaoXS等.FPGA-basedSEU-RobustLUTStructuresUsingTMRorL-typeHA.2016.
5.WuYQ.RadiationhardeningtechniquesforaerospaceFPGAproducts.MicroelectronicEngineering,2008.