一种自愈管理控制器、SoC及自愈方法技术

本发明专利技术公开了一种自愈管理控制器、SoC及自愈方法，属于集成电路技术领域。本发明专利技术SoC包括IP核、自愈管理控制器和嵌入式FPGA，自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，Tap控制器通过JTAG链与各多路选择器连接，寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器。本发明专利技术自愈管理控制器能够实时监测SoC中各模块的工作状态，一旦某个模块发生故障，自愈管理控制器可以识别出故障模块，通过JTAG扫描链更改模块连接关系，并用FPGA对故障模块进行逻辑重构，替换故障模块完成SoC自愈，极大节省了自愈逻辑资源开销，延长了SoC的使用寿命，提高了SoC的可靠性。

A self healing management controller, SOC and self healing method

【技术实现步骤摘要】
一种自愈管理控制器、SoC及自愈方法
本专利技术涉及集成电路
，特别是指一种自愈管理控制器、SoC及自愈方法。
技术介绍
随着集成电路特征尺寸的不断缩小，SoC可靠性问题日益严峻，当SoC芯片出现功能性故障或者可靠性故障时，传统的纠错方法主要是模块冗余方法。然而，关键部件完全备份（如三模冗余）的方法，存在资源开销大和环境自适应能力低的问题；对于可重构硬件，除了模块冗余容错方法外，通过增加额外处理器控制系统实现避开故障区的重构也是其主要的容错方法，但增加额外控制器实现重构的方法，其容错控制算法复杂、重构时间长，且当控制器发生故障时重构将无法实现。在可靠性集成电路SoC芯片设计中，其中很有意义的一块是如何通过SoC自愈技术有效的提高SoC芯片的运行寿命，增强相关电子设备的可靠性，这是关系到通用电子设备SoC器件可靠性水平的一项重要质量保证。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种自愈管理控制器、SoC及自愈方法，其使用嵌入式FPGA替代SoC中的故障IP核，通过在嵌入式FPGA中对故障IP核进行逻辑重构并更改模块间互连关系，达到对SoC中故障IP核的功能修复。为解决上述
问题，本专利技术采用的技术方案是：一种自愈管理控制器，用于对SoC进行自愈控制，所述SoC包括IP核以及与IP核通过多路选择器相并联的嵌入式FPGA；该自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器，所述故障标识寄存器用于标识SoC中IP核的运行状态，所述控制信息寄存器用于存储CPU发来的多路选择器控制信息，所述Tap控制器根据多路选择器控制信息通过JTAG链更改SoC中相应多路选择器的控制位；所述CPU用于执行如下程序：（1）轮询读取故障标识寄存器，当识别到故障IP核时执行步骤（2）；（2）将对应于故障IP核的控制信息存储到控制信息寄存器中，同时，将用于替代故障IP核的码流信息写入到相应的嵌入式FPGA中，完成自愈控制。一种具有自愈功能的SoC，包括IP核，还包括自愈管理控制器以及与IP核通过多路选择器相并联的嵌入式FPGA；所述自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述Tap控制器通过JTAG链与各多路选择器连接；所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器，所述故障标识寄存器用于标识各IP核的运行状态，所述控制信息寄存器用于存储CPU发来的针对多路选择器的控制信息；所述Tap控制器根据所述控制信息，通过更改相应多路选择器的控制位，改变互连关系，使相应的嵌入式FPGA替代故障IP核；所述CPU用于执行如下程序：（1）轮询读取故障标识寄存器，当识别到故障IP核时执行步骤（2）；（2）将对应于故障IP核的控制信息存储到控制信息寄存器中，同时，将用于替代故障IP核的码流信息写入到相应的嵌入式FPGA中，完成自愈控制。进一步地，所述SoC的总线外设类IP核共同与同一个嵌入式FPGA通过一多路选择器相并联。进一步地，所述SoC的加速器中的多级IP核共同对应于同一个嵌入式FPGA，多级IP核中的每一个IP核分别通过一多路选择器与该嵌入式FPGA相并联。进一步地，还包括FLASH存储器，所有用于替代故障IP核的码流信息均预先存储在该FLASH存储器中。一种基于嵌入式FPGA的SoC自愈方法，应用于具有自愈管理控制器和FLASH存储器的SoC，所述自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器；包括以下步骤：（1）对SoC中各IP核进行分类，为加速器及总线外设IP核分配嵌入式FPGA；（2）将嵌入式FPGA与相应的IP核通过多路选择器相并联；（3）使用JTAG链将多路选择器与Tap控制器连接，将各IP核的运行状态输出接口与所述故障标识寄存器连接，并将FLASH存储器与各嵌入式FPGA连接；（4）通过自愈管理控制器的CPU进行定时巡检，读取故障标识寄存器，识别发生故障的IP核；（5）当识别到故障IP核时，关闭SoC系统时钟，CPU输出多路选择器控制信息到控制信息寄存器中，Tap控制器通过JTAG链更改更改相应多路选择器的控制位，改变互连关系，屏蔽掉故障IP核；（6）自愈管理控制器从FLASH存储器中读取用于替代故障IP核的码流信息，并将该码流信息写入相应的嵌入式FPGA，使该嵌入式FPGA代替故障IP核；（7）开启SoC系统时钟，嵌入式FPGA接替故障IP核继续工作，完成SoC的自愈。采用上述技术方案带来的有益效果是：1．本专利技术提供了一种新型的基于嵌入式FPGA的SoC自愈技术，可以利用嵌入式FPGA对故障模块进行逻辑重构，替换故障模块完成SoC自愈，延长SoC的使用寿命，提高SoC的可靠性。2．本专利技术中自愈管理控制器能够实时监测SoC中各IP核的工作状态，一旦某个IP核发生故障，自愈管理控制器可以识别出故障IP核，通过JTAG扫描链更改连接关系，并在嵌入式FPGA中对故障IP核进行逻辑重构，保障了SoC的不间断工作。3.本专利技术中一个嵌入式FPGA可以作为SoC中多个IP核的备份，其中某个IP核发生故障，均能由该嵌入式FPGA进行逻辑重构完成自愈，极大地节省了自愈逻辑资源开销。附图说明图1是本专利技术实施例中自愈方法的流程图。图2是本专利技术实施例中具有自愈功能SoC的整体结构示意图。图3是本专利技术实施例中自愈管理控制器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。一种自愈管理控制器，用于对SoC进行自愈控制，所述SoC包括IP核以及与IP核通过多路选择器相并联的嵌入式FPGA；该自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器，所述故障标识寄存器用于标识SoC中IP核的运行状态，所述控制信息寄存器用于存储CPU发来的多路选择器控制信息，所述Tap控制器根据多路选择器控制信息通过JTAG链更改SoC中相应多路选择器的控制位；所述CPU用于执行如下程序：（1）轮询读取故障标识寄存器，当识别到故障IP核时执行步骤（2）；（2）将对应于故障IP核的控制信息存储到控制信息寄存器中，同时，将用于替代故障IP核的码流信息写入到相应的嵌入式FPGA中，完成自愈控制。一种具有自愈功能的SoC，包括IP核，还包括自愈管理控制器以及与IP核通过多路选择器相并联的嵌入式FPGA；所述自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述Tap控制器通过JTAG链与各多路选择器连接；所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器，所述故障标识寄存器用于标识各IP核的运行状态，所述控制信息寄存器用于存储CPU发来的针对多路选择器的控制信息；所述Tap控制器根据所述控制信息，通过更改相应多路选择器的控制位，改变互连关系，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自愈管理控制器，其特征在于，用于对SoC进行自愈控制，所述SoC包括IP核以及与IP核通过多路选择器相并联的嵌入式FPGA；该自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器，所述故障标识寄存器用于标识SoC中IP核的运行状态，所述控制信息寄存器用于存储CPU发来的多路选择器控制信息，所述Tap控制器根据多路选择器控制信息通过JTAG链更改SoC中相应多路选择器的控制位；所述CPU用于执行如下程序：/n（1）轮询读取故障标识寄存器，当识别到故障IP核时执行步骤（2）；/n（2）将对应于故障IP核的控制信息存储到控制信息寄存器中，同时，将用于替代故障IP核的码流信息写入到相应的嵌入式FPGA中，完成自愈控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种自愈管理控制器，其特征在于，用于对SoC进行自愈控制，所述SoC包括IP核以及与IP核通过多路选择器相并联的嵌入式FPGA；该自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器，所述故障标识寄存器用于标识SoC中IP核的运行状态，所述控制信息寄存器用于存储CPU发来的多路选择器控制信息，所述Tap控制器根据多路选择器控制信息通过JTAG链更改SoC中相应多路选择器的控制位；所述CPU用于执行如下程序：
（1）轮询读取故障标识寄存器，当识别到故障IP核时执行步骤（2）；
（2）将对应于故障IP核的控制信息存储到控制信息寄存器中，同时，将用于替代故障IP核的码流信息写入到相应的嵌入式FPGA中，完成自愈控制。


2.一种具有自愈功能的SoC，包括IP核，其特征在于，还包括自愈管理控制器以及与IP核通过多路选择器相并联的嵌入式FPGA；所述自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述Tap控制器通过JTAG链与各多路选择器连接；所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器，所述故障标识寄存器用于标识各IP核的运行状态，所述控制信息寄存器用于存储CPU发来的针对多路选择器的控制信息；所述Tap控制器根据所述控制信息，通过更改相应多路选择器的控制位，改变互连关系，使相应的嵌入式FPGA替代故障IP核；所述CPU用于执行如下程序：
（1）轮询读取故障标识寄存器，当识别到故障IP核时执行步骤（2）；
（2）将对应于故障IP核的控制信息存储到控制信息寄存器中，同时，将用于替代故障IP核的码流信息写入到相应的嵌入式FPGA中，完成自愈控制。


3.根据权利要求2所述的一种具有自愈功能的SoC，其特征在于，所述SoC的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵月明，张勇，常迎辉，杨松芳，刘长龙，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13