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模拟SRAM型FPGA单粒子翻转辐照试验的故障注入系统研究
随着FPGA（现场可编程逻辑门阵列）技术的不断发展，其应用范围也越来越广泛。在高可靠性领域（如航空、航天、核电等）中，FPGA也逐渐成为重要的组成部分。然而，在这些领域，单粒子翻转辐照对FPGA的稳定性会产生很大的影响，如何对FPGA进行故障注入测试将成为保障高可靠性系统的关键。因此，本文针对模拟SRAM型FPGA单粒子翻转辐照试验的故障注入系统进行研究，以解决这一关键问题。
模拟SRAM型FPGA单粒子翻转辐照试验的故障注入系统
FPGA内部的配置信息可以通过内部SRAM存储器存储。当单粒子翻转辐照或其他环境干扰影响到SRAM存储器时，FPGA的配置信息会发生错误，从而导致FPGA的不稳定。因此，开发一种能够模拟SRAM型FPGA单粒子翻转辐照试验的故障注入系统非常有必要。
故障注入测试是一种检测系统错误和弱点的有效方法，它可以帮助我们更好地了解系统的弱点，并找到解决问题的方法。故障注入测试有多种方法，如物理注入、软件注入、电磁注入等。本文主要讨论物理注入方法。
物理注入方法的基本原理是通过模拟物理干扰，在FPGA内部引入错误来检测其容错性和可靠性。其中，目前最常用的故障注入方法是通过激光对FPGA进行粒子辐照。这个方法简单易行，且对于SRAM型FPGA的故障注入非常有效。
粒子辐照可以模拟自然界中不断存在的辐射环境对于FPGA造成的影响。因此，本文针对SRAM型FPGA设计了一种故障注入系统，以模拟单粒子翻转辐照对FPGA的影响。
设计理念
本文的故障注入系统可以实现在FPGA内部写入、读取和检验基本信息，并且能够模拟单粒子翻转辐照对FPGA的影响。故障注入系统的设计理念是，通过模拟单粒子翻转辐照的方式，检测FPGA内部存储器单元的可靠性和稳定性，以保证FPGA在极端环境下依然能够正常工作。
故障注入系统的设计框架如图1所示：
图1故障注入系统的设计框架
FPGA与故障注入系统之间的通讯路是通过芯片测试仪器的程序来进行测试。这一测试方案需要借助于现代化的扫描式测试芯片测量ARMCoreSight调试功能中的测试访问端口和收集器件，通过熔丝切断实现引脚管故障注入。
设计细节
FPGA内部各个模块的数据传输，均需要通过内部存储器进行缓存。因此，对于内部存储器的可靠性检测，就成为了本故障注入系统的关键成分。本故障注入系统的设计中，针对FPGA内部的单元进行故障注入的具体步骤如下：
1.选择要故障注入的存储单元（SRAM）；
2.在该存储单元中写入一个特定的访问模式；
3.运行故障注入程序，模拟单粒子翻转辐照，将访问模式进行修改；
4.检测读取该存储单元的数据是否与预期的不同。
这些步骤涵盖了故障注入系统最基本的原则，对于SRAM型FPGA的故障注入测试具有极大的意义。
总结
本文主要介绍了模拟SRAM型FPGA单粒子翻转辐照试验的故障注入系统，详细讨论了其设计理念和设计细节。故障注入测试是一个非常有效的检测系统错误和弱点的方法，对于FPGA的稳定性和可靠性的保障有着非常重要的作用。随着FPGA技术的不断发展，在高可靠性领域中的应用也将更加广泛，开发一种能够模拟SRAM型FPGA单粒子翻转辐照试验的故障注入系统将更加具有实际意义。