一种针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统技术方案

一种针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统，包括：上位机，用来负责数据接收、处理、存储、显示，以及试验流程控制；供电管理单元，包括程控电源，程控电源与上位机连接，用来负责整个系统的供电，反馈系统和器件的电流给上位机；FPGA+DSP信号处理单元，作为典型空间应用载荷信号处理平台，其中FPGA为SRAM-FPGA，作为重离子辐照试验的被测单元；管理测试单元，包括一块FPGA，用来负责试验过程中的系统配置、数据采集和异常控制。本发明专利技术具有架构灵活、被测对象灵活、测试项多、数据传输速度快等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到信号处理平台领域，特指一种针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统。
技术介绍
随着CMOS工艺尺寸的缩小，工作在空间环境的集成电路受单粒子错误带来的失效问题影响愈来愈严重。未来数据中继卫星、宽带通讯卫星、遥感卫星、无线电侦察卫星、导航卫星、预警卫星等都需要性能强大的星载处理平台(OPP，On-board ProcessingPlatforms)以确保太空支援能力，这些星载处理平台主要由FPGA、DSP、ADC、DAC等芯片为主要元器件搭建。而这些大规模集成电路器件，尤其是SRAM-FPGA和DSP极易受空间单粒子效应的影响。空间单粒子效应的存在严重威胁着航天器的可靠性和工作寿命。抗辐射专用宇航级芯片虽然有比较高的抗辐射性能，但是这些芯片普遍存在性能落后，远不能满足现代空间电子的高速、高容量、高性能的发展要求。所以，越来越多的国家和组织开始尝试在星载电子设备中采用性价比更高的商用现货器件，而这些器件如果不进行额外的抗辐射加固设计就更容易受到空间辐射的影响。加固设计后的芯片或星载信号处理平台需要经过抗单粒子性能试验来验证其防护效果，国内外公认的、最直接的方法是通过加速器加速重离子辐照芯片，获取器件的翻转数、功能失效数等，来评估其抗单粒子效应性能。目前，针对单个芯片的试验系统已经出现，但是试验系统对试验过程的监控能力，对相关现象参数的测试能力仍然不够。试验系统大部分仅能针对单个芯片进行试验测试，而对于测试整个系统单粒子响应，或测试单个芯片单粒子效应对系统的影响方面均有欠缺；而且，这些试验系统每次试验都可能要重新更换芯片，重新设计架构，在试验系统架构上不够灵活，不具备完善多功能的体系结构。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种架构灵活、被测对象灵活、测试项多、数据传输速度快的针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案:一种针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统，包括:上位机，用来负责数据接收、处理、存储、显示，以及试验流程控制；供电管理单元，包括程控电源，程控电源与上位机连接，用来负责整个系统的供电，反馈系统和器件的电流给上位机；FPGA+DSP信号处理单元，作为典型空间应用载荷信号处理平台，其中FPGA为SRAM-FPGA,作为重离子辐照试验的被测单元；管理测试单元，包括一块FPGA，用来负责试验过程中的系统配置、数据采集和异常控制。作为本专利技术的进一步改进:所述上位机与供电管理单元采用串口通信方式与电流测试单元进行通信，以实现电源开关控制和电流采集；所述供电管理单元用来提供数路可调电压输出，分别给管理测试单元、信号处理单元、运放回路供电。作为本专利技术的进一步改进:所述管理测试单元包括一块FPGA、一块PR0M、两个JTAG 口及一个千兆网口芯片；所述两个JTAG 口中的JTAGl直接给被测FPGA烧录程序或者给PROM烧录程序；所述PROM的并口 8位数据输出直接连接到管理测试单元的FPGA之上，两个JTAG 口中的JTAG2用来给管理测试单元的FPGA烧录程序；管理测试单元的FPGA与被测FPGA之间互连的通用1数量为64位，管理测试单元中FPGA的15个通用I/O直接连接到被测FPGA的SelectMap程序烧录接口。作为本专利技术的进一步改进:所述上位机包括数字信号功能参数显示单元、通信管理单元、实验过程控制单元以及电流值保存、显示、电源开关控制单元；所述数字信号功能参数显示单元用来实时显示和监控信号处理系统的状态参数；所述通信管理单元用来分别实现UDP连接通信、TCP连接通信、串口连接通信三种通信方式；所述实验过程控制单元用来实现实验过程中的操作。作为本专利技术的进一步改进:所述被测SRAM-FPGA上携带一个双通道DAC芯片和两个ADC芯片；被测SRAM-FPGA的通用I/O与DSP芯片的HPI 口及EMIF 口相连接；通过管理测试单元中的FPGA经数字信号处理平台的FPGA和HPI 口给DSP加载程序；FPGA+DSP信号处理单元中的FPGA与DSP都与管理测试单元中的FPGA之间有通用I/O的连接。作为本专利技术的进一步改进:还设置信号抓取模块，用来采集被测FPGA配置电路信号，对管理测试单元采用16位数据总线，8位地址线，实现对SRAM-FPGA内部配置电路的信号进行米集。作为本专利技术的进一步改进:所述信号抓取模块的信号选择部分位于被测FPGA，在试验过程中将信号选择模块集中配置在一个小区域，辐照中对该小区域进行遮挡实现信号采集模块免受重离子辐照。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:1、本专利技术的针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统，具有架构灵活、被测对象灵活、测试项多、数据传输速度快等优点，能够全面有效的测试验证平台或平台上的器件的抗单粒子效应能力，具有较为广阔的应用前景。2、本专利技术的针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统，从电流程控、动态修复、故障模式监控、信号获取等多个方面给出试验设计的解决方法，该试验测试系统是可以针对典型应用的FPGA+DSP架构的信号处理平台的单个芯片或整个系统进行重离子试验测试，动态监控试验过程，记录试验信息。利用重离子试验测试系统设计方案可以最大限度地提升重离子试验的稳定性、可靠性和测试效率。3、本专利技术的针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统，可以对SRAM-FPGA内部配置电路的信号进行抓取，获得更多的试验信息。4、本专利技术的针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统，采用管理单元FPGA实现程序的动态刷新；人机互动性强，实验可选模式多:如可以在不修改代码的情况下实现:开启/关闭回读校验功能；开启/关闭动态刷新功能；开启/关闭FPGA看门狗保护功能；开启/关闭DSP看门狗保护功能；回读校验时间间隔可以在线设置；整个系统可以在线重配置；程控电源可以实现远程开关，电流值可以实时采集保存功能。【附图说明】图1是本专利技术测试系统的拓扑结构示意图。【具体实施方式】以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。作为最为典型的大规模集成电路，FPGA和DSP有着出色的数字信号处理能力，灵活多变的可配置功能，因此基于“FPGA+DSP”的系统在航天领域被广泛应用，如扩频应答机、收发信机等空间电子仪器的数字基带。本专利技术则主要是提供一种针对上述“FPGA+DSP”信号处理平台的重离子辐照试验测试系统，可以针对基于FPGA+DSP的扩频应答机数字信号处理基带进行重离子试验，可以辐照FPGA、DSP、ADC芯片。如图1所示，本专利技术的针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统，包括上位机、供电管理单元、FPGA+DSP信号处理平台及管理测试单元；其中:上位机，由计算机完成，可以通过网口通信(如:千兆以太网)对试验进行远程操控；上位机连接在一台网络交换机上，上位机主要用来负责试验设置、试验流程控制。具体而言，用来负责数据接收、处理、存储、显示，以及试验流程控制。FPGA+DSP信号处理平台，用来运行应答机数字基带程序。该架构为典型空间应用载荷信号处理平台架构，作为重离子辐照试验的被测单元。供电管理单元，包括一台程控电源，采用串口或者通过高速USB线与上位机实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对信号处理平台的重离子辐照试验测试系统，其特征在于，包括：上位机，用来负责数据接收、处理、存储、显示，以及试验流程控制；供电管理单元，包括程控电源，程控电源与上位机连接，用来负责整个系统的供电，反馈系统和器件的电流给上位机；FPGA+DSP信号处理单元，作为典型空间应用载荷信号处理平台，其中FPGA为SRAM‑FPGA，作为重离子辐照试验的被测单元；管理测试单元，包括一块FPGA，用来负责试验过程中的系统配置、数据采集和异常控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊，王跃科，杨建伟，邢克飞，胡梅，何伟，杨道宁，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43