基于交替偏置的高可靠接口电路及方法技术

本发明专利技术涉及一种基于交替偏置的高可靠接口电路结构及方法，其中所述基于交替偏置的高可靠接口电路结构，包括：两个冗余模块，在每个冗余模块内，对整个I

High reliability interface circuit and method based on alternating bias

The invention relates to a high reliable interface circuit structure and method based on alternating bias, wherein the high reliable interface circuit structure based on alternating bias includes two redundant modules, within each redundant module, for the entire I

【技术实现步骤摘要】
基于交替偏置的高可靠接口电路及方法
本专利技术涉及数据传输领域，具体涉及一种基于交替偏置的高可靠接口电路及方法。
技术介绍
随着在电子系统中，不同的设备之间通过系统总线进行通信，为了使电子设备能够与系统总线交换信息，通常需要在电子设备与系统总线之间设计满足系统总线通信协议的接口电路，可以说接口电路架起了不同设备之间通信的桥梁。然而卫星搭载的电子系统中的接口电路工作在复杂的地外空间辐射环境中，容易受到单粒子效应和总剂量效应的影响，导致通过接口电路连接的设备之间的通信发生错误。严重的话，还会引起整个系统瘫痪。因此，为了提高星载接口电路的可靠性，必须提高系统的抗单粒子效应和抗总剂量效应的能力。传统TMR设计主要是将要加固的单元复制成3份(为描述方便起见，三个单元分别命名为Copy1、Copy2、Copy3，如图1所示)，然后对3个单元的输出进行3选2表决，这种方法从概率上减小了传输出现软错误的概率。假如3个单元中的1个发生了错误，另外2个单元未发生错误，那么，在经过三选二表决器后，会选择正确的值作为输出。因此，使用TMR的方法对星载系统加固可以有效提高系统的抗单粒子能力和抗总剂量能力。当Si_SiO2界面受到辐射时，在SiO2中将以7.6×1012pairs/rad(SiO_2)cm3的比率产生电子空穴对，因为电子具有较高的迁移率迅速移开，而空穴迁移率低，其中一部分被氧化层(SiO2)内的陷阱和Si-SiO2界面陷阱所俘获，在氧化层中形成净正电荷，在Si_SiO2界面生成新增界面态。如果SiO2中没有电场的存在，绝大部分的电子与空穴将立即复合，只有极少数的空穴被俘获；而如果在SiO2中加有电场，电子和空穴将分别向正负极移动，高迁移率的电子沿正电极迅速流入外电路，电子与空穴立即复合的概率将被大大减少，被俘获的空穴将大大增加。被俘获的空穴不稳定，随着时间将逐渐退火，此现象被称为退火效应。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于交替偏置的高可靠接口电路及方法，能够提高接口电路的抗总剂量效应的能力。为解决上述技术问题，以下提供了一种基于交替偏置的高可靠接口电路结构，包括：两个冗余模块，连接至I2C接口系统，用于对I2C接口系统内待传输数据进行三模冗余；控制模块，连接至所有所述冗余模块，用于分别控制所述两个冗余模块的上电状态，以及两个冗余模块之间的数据传输。可选的，所述控制模块控制所述冗余模块轮流上电，且两个冗余模块的单次上电时间相等。可选的，所述控制模块在控制所有冗余模块轮流上电时，将上一上电的冗余模块内冗余的数据传输给下一上电的冗余模块。可选的，还包括计时器，连接至所述控制模块，用于供所述控制模块判断各冗余模块的上电时间。可选的，还包括：数据传输状态检测单元，连接至所述I2C接口系统，也连接至所述控制模块，用于检测并获取所述I2C接口系统内的数据传输状态，并将所述I2C接口系统的数据传输状态发送给所述控制模块，所述控制模块根据所述数据传输状态判断是否进行两个冗余模块的上电状态的切换。为解决上述技术问题，以下还提供了一种接口电路实现高可靠数据传输的方法，包括以下步骤：提供两个冗余模块，且两个冗余模块连接到所述I2C接口系统；对两个冗余模块之一上电，利用上电的冗余模块对I2C接口内的待传输数据进行三模冗余。可选的，每隔一预设时长，控制一个冗余模块上电，并控制另一冗余模块掉电，使两个冗余模块轮流上电。可选的，还包括以下步骤：将上一上电的冗余模块内待传输的数据传输给下一上电的冗余模块。可选的，在将上一上电的冗余模块内待传输的数据传输给下一上电的冗余模块时，还包括以下步骤：检测所述上一上电的冗余模块内的数据是否完全传输到下一上电的冗余模块，并在完成传输时生成一标志信号，用于告知外界两冗余模块之间的数据传输已完成。可选的，将上一上电的冗余模块内待传输的数据传输给下一上电的冗余模块时，还包括以下步骤：阻止外界向I2C接口系统发送待传输数据，直至检测到所述标志信号。本专利技术的基于交替偏置的高可靠接口电路及方法提供了两个冗余模块，在每个冗余模块内对整个I2C接口系统进行三模冗余，当某一冗余模块内积累的被俘获空穴过多时，可以通过让该冗余模块断电的方法，另一冗余模块上电的方法来提高系统的的抗总剂量的能力，这样，抑制了单粒子效应和总剂量效应的产生。并且，通过控制模块控制两个冗余模块之间的电源切换和数据传输，让各个冗余模块在断电的情况下，半导体材料内发生退火效应，使半导体材料内部被俘获的空穴被复合，抑制了总剂量效应的产生。附图说明图1为本专利技术一种具体实施方式中基于交替偏置的高可靠接口电路结构的系统架构框图。图2为本专利技术一种具体实施方式中基于交替偏置的高可靠接口电路结构进行冗余模块上电切换时的时序示意图。图3为本专利技术一种具体实施方式中第一冗余模块切换到第二冗余模块时流程图。图4为本专利技术一种具体实施方式I2C接口内有数据传输时电源切换波形图。图5为本专利技术一种具体实施方式I2C接口内无数据传输时电源切换波形图。图6为本专利技术的一种具体实施方式中接口电路实现高可靠数据传输的方法的步骤示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术提出的一种基于交替偏置的高可靠接口电路结构及方法作进一步详细说明。请参阅图1，为本专利技术一种具体实施方式中基于交替偏置的高可靠接口电路结构的系统架构框图。在该具体实施方式中，提供了一种基于交替偏置的高可靠接口电路结构，包括：两个冗余模块，均用于对数据进行三模冗余；控制模块，连接至所述的两个冗余模块，用于控制所述冗余模块之间的电源切换和数据传输。所述基于交替偏置的高可靠接口电路提供了两个冗余模块，在每个冗余模块内对整个I2C接口系统内待传输的数据进行三模冗余，然后，通过控制模块控制另一冗余模块的上电，以及前一上电的冗余模块掉电，这样，轮流选通各个冗余模块，让各个冗余模块在断电的情况下，半导体材料内发生退火效应，使冗余模块内部被俘获的空穴被复合。而当冗余模块掉电时，I2C接口系统的Si_SiO2界面上电荷发生复合，复合后Si_SiO2界面在上电阶段积累的电荷就会减少。当使用两个冗余模块循环上电时，可以有效减少Si_SiO2界面在上电阶段积累的电荷，抑制所述I2C接口系统的总剂量效应。在一种具体实施方式中，所述冗余模块对所述I2C接口系统内待传输数据进行三模冗余。在一种具体实施方式中，所述I2C接口系统包括I2C接口、字节缓存器和寄存器，且所述字节缓存器为68字节缓冲器。在一种具体实施方式中，所述控制模块控制所有所述冗余模块轮流上电，且单个冗余模块的单次上电时间相等。并且，在单个冗余模块的一次上电时间达到预设的阈值后，所述控制模块开始检测I2C接口系统内是否有数据正在传输。在一种具体实施方式中，所述控制模块在控制所有冗余模块轮流上电时，将上一上电的冗余模块内冗余的数据传输给下一上电的冗余模块。在一种具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于交替偏置的高可靠接口电路结构，其特征在于，包括：/n两个冗余模块，连接至I

【技术特征摘要】
1.一种基于交替偏置的高可靠接口电路结构，其特征在于，包括：
两个冗余模块，连接至I2C接口系统，用于对I2C接口系统内待传输数据进行三模冗余；
控制模块，连接至所有所述冗余模块，用于分别控制所述两个冗余模块的上电状态，以及两个冗余模块之间的数据传输。


2.根据权利要求1所述的基于交替偏置的高可靠接口电路结构，其特征在于，所述控制模块控制所述冗余模块轮流上电，且两个冗余模块的单次上电时间相等。


3.根据权利要求1所述的基于交替偏置的高可靠接口电路结构，其特征在于，所述控制模块在控制所有冗余模块轮流上电时，将上一上电的冗余模块内冗余的数据传输给下一上电的冗余模块。


4.根据权利要求1所述的基于交替偏置的高可靠接口电路结构，其特征在于，还包括计时器，连接至所述控制模块，用于供所述控制模块判断各冗余模块的上电时间。


5.根据权利要求1所述的基于交替偏置的高可靠接口电路结构，其特征在于，还包括：
数据传输状态检测单元，连接至所述I2C接口系统，也连接至所述控制模块，用于检测并获取所述I2C接口系统内的数据传输状态，并将所述I2C接口系统的数据传输状态发送给所述控制模块，所述控制模块根据所述数据传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭凡，乔冰涛，龚正辉，董业民，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31