一种FPGA高速串行收发器单粒子效应性能评估系统及方法，评估系统包括上位机、主控系统和待测系统。上位机负责试验过程控制和试验结果显示。主控系统负责接受上位机操作指令，控制待测系统完成单粒子效应评估。待测系统中FPGA，用部分暴露在粒子束下的方式，完成高速串行收发器单粒子试验。利用统计学方法定义单粒子翻转、可恢复单粒子功能中断和不可恢复单粒子功能中断，最终完成待测FPGA高速串行收发器的单粒子效应评估。本发明专利技术是一种系统级的单粒子效应评估方法，包含单粒子翻转、单粒子功能中断，有效的全面评估器件抗单粒子性能。有效的全面评估器件抗单粒子性能。有效的全面评估器件抗单粒子性能。
【技术实现步骤摘要】
一种FPGA高速串行收发器单粒子效应性能评估系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种FPGA高速串行收发器单粒子效应性能评估系统及方法，属于FPGA测试及辐照试验领域。
技术介绍
[0002]在空间应用领域，FPGA高速串行接口收发器具备高效的传输和处理能力，串行数据传输采用的是LVDS(低压差分信号)信号传输，差分信号对传输展现出少延时、远距离、抗干扰能力强、高速率和大容量的优势,在宇航系统中的应用日趋广泛。这就要求其除了很高的可靠性以外，抗辐射是必须重点考虑的问题。因此，FPGA的高速串行接口收发器在空间系统应用之前，务必要进行充分的辐照试验评估。单粒子辐照试验为评估FPGA高速串行接口收发器抗单粒子效应指标的基本方法。
[0003]现有的FPGA的高速串行收发器测试方法是待测器件发送通道(TX)和接收通道(RX)连接实现内部环回测试，将TX和RX的单粒子效应统一计数，再根据错误持续的时间，被判定为一次单粒子事件或者链路中断事件。此外现有方法没有验证刷新策略是否适用于FPGA高速串行收发器模块。然而，随着FPGA的工艺尺寸越来越小和工作频率越来越高，需要定量分析和系统的辐照实验来验证高速串行收发器的单粒子效应评估结果。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种FPGA高速串行收发器单粒子效应性能评估系统及方法，解决了发送通道和接收通道分别评估、刷新策略验证、单粒子翻转和单粒子功能中断次数记录等问题。
[0005]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种FPGA高速串行收发器单粒子效应性能评估系统，包括上位机、主控系统、待测系统；
[0007]所述上位机用于进行试验设置、试验过程控制和试验结果显示；
[0008]所述主控系统包括控制处理FPGA、配置FLASH、DDR存储器；控制处理FPGA分别与DDR存储器、配置FLASH、上位机通讯，并通过高速串行接口与待测系统中的被测FPGA相连；DDR存储器用于存储配置被测FPGA的测试码流，配置FLASH用于存储配置控制处理FPGA的配置码流；
[0009]所述的控制处理FPGA包括通信模块、过程控制模块、单粒子检测模块、配置刷新模块、高速串行数据收发模块、DDR读写模块；
[0010]所述通信模块用于接收上位机发送的控制指令、待测FPGA配置码流；
[0011]所述过程控制模块将控制指令发送给DDR读写模块和配置刷新模块；DDR读写模块将通信模块接收的待测FPGA配置码流存放在DDR存储器中；
[0012]所述单粒子检测模块通过高速串行数据收发模块记录粒子辐照期间的单粒子翻转和单粒子功能中断次数；
[0013]所述配置刷新模块用于对待测FPGA配置和刷新；
[0014]所述高速串行数据收发模块用于与待测FPGA进行高速串行数据通讯；具体的，生成PRBS码并发送给待测FPGA后，接收待测FPGA反馈的PRBS码进行检测；
[0015]所述待测系统用于承载待测FPGA，并使待测FPGA置于辐照试验区内。
[0016]优选的，所述高速串行数据收发模块包括PRBS生成模块，TX发送模块，PRBS检测模块，RX接收模块，PRBS生成模块用于生成PRBS码后经TX发送模块发送给待测FPGA；待测FPGA反馈PRBS码经RX接收模块到达PRBS检测模块。
[0017]优选的，所述配置刷新模块通过Select MAP接口对待测FPGA配置和刷新。
[0018]优选的，所述待测系统采用带有开窗的屏蔽板将待测FPGA的局部或全部暴露在辐照条件下。
[0019]优选的，当所述高速串行数据收发模块检测到数据错误时，记为一次单粒子翻转。
[0020]优选的，所述单粒子功能中断包括可恢复单粒子功能中断和不可恢复单粒子功能中断。
[0021]优选的，当所述高速串行数据收发模块检测到在连续m个字组成的数据包中，每个字中有一位或多位比特错误记为错码，计一次Num_error；
[0022]当数据包中Num_error大于预设门限，若持续时间小于或等于预设时间t，则计一次可恢复单粒子功能中断，否则计一次不可恢复单粒子功能中断。
[0023]一种FPGA高速串行收发器单粒子效应性能评估方法，采用上述的评估系统，包括：
[0024]上位机发送握手指令给控制处理FPGA，成功后，发送待测FPGA配置码流；控制处理FPGA将待测FPGA配置码流写入DDR存储器；
[0025]上位机发送配置命令，控制处理FPGA将存在DDR存储器里的待测FPGA配置码流配置给待测FPGA，并启动定时刷新；
[0026]开启辐照条件，上位机发送高速串行收发器测试指令，指令分为TX测试指令和RX测试指令；
[0027]TX测试指令：控制处理FPGA中CH3通道生成PRBS码，发送至待测FPGA中CH0通道，待测FPGA中CH0通道将数据发送至待测FPGA中CH3通道，待测FPGA中CH3通道将数据发送至控制处理FPGA中CH0通道；
[0028]RX测试指令：控制处理FPGA中CH0通道生成PRBS码，发送至待测FPGA中CH3通道，待测FPGA中CH3通道将数据发送至待测FPGA中CH0通道，待测FPGA中CH0通道将数据发送至控制处理FPGA中CH3通道；
[0029]控制处理FPGA中进行数据检测，统计待测FPGA发生单粒子翻转的次数。
[0030]优选的，所述PRBS码中16位数据组成1个字，连续m个字组成数据包，每个字中有一位或多位比特错误即为错码，计一次Num_error；
[0031]数据包中Num_error大于预设门限e则门限信号拉高，门限信号高电平持续时间小于或等于预设时间t，则计一次可恢复单粒子功能中断；门限信号高电平持续时间大于预设时间t，则计一次不可恢复单粒子功能中断。
[0032]优选的，出现不可恢复单粒子功能中断则控制处理FPGA对测试系统进行复位，重新开启辐照条件并进行测试。
[0033]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
[0034](1)本专利技术是一种系统级的单粒子效应评估方法，包含单粒子翻转、单粒子功能中断，有效的全面评估器件抗单粒子性能。
[0035](2)本专利技术利用同一QUAD中不同通道(CH)之间数据传输，区分模块发送和接收模块，可分别进行单粒子效应评估。
[0036](3)本专利技术利用统计学方法，对单粒子功能中断效应中可恢复和不可恢复事件进行了区分对FPGA电路的设计和宇航级应用具有重要意义。
[0037](4)本专利技术可评估带有刷新策略的FPGA高速串行收发器待侧系统的单粒子功能中断效应。
[0038](5)本专利技术中出现不可恢复单粒子功能中断则控制处理系统对测试系统进行复位，重新开始测试，可节约时间。
附图说明
[0039]图1为本专利技术测试系统总体结构框架图；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种FPGA高速串行收发器单粒子效应性能评估系统，其特征在于，包括上位机、主控系统、待测系统；所述上位机用于进行试验设置、试验过程控制和试验结果显示；所述主控系统包括控制处理FPGA、配置FLASH、DDR存储器；控制处理FPGA分别与DDR存储器、配置FLASH、上位机通讯，并通过高速串行接口与待测系统中的被测FPGA相连；DDR存储器用于存储配置被测FPGA的测试码流，配置FLASH用于存储配置控制处理FPGA的配置码流；所述的控制处理FPGA包括通信模块、过程控制模块、单粒子检测模块、配置刷新模块、高速串行数据收发模块、DDR读写模块；所述通信模块用于接收上位机发送的控制指令、待测FPGA配置码流；所述过程控制模块将控制指令发送给DDR读写模块和配置刷新模块；DDR读写模块将通信模块接收的待测FPGA配置码流存放在DDR存储器中；所述单粒子检测模块通过高速串行数据收发模块记录粒子辐照期间的单粒子翻转和单粒子功能中断次数；所述配置刷新模块用于对待测FPGA配置和刷新；所述高速串行数据收发模块用于与待测FPGA进行高速串行数据通讯；具体的，生成PRBS码并发送给待测FPGA后，接收待测FPGA反馈的PRBS码进行检测；所述待测系统用于承载待测FPGA，并使待测FPGA置于辐照试验区内。2.根据权利要求1所述的单粒子效应性能评估系统，其特征在于，所述高速串行数据收发模块包括PRBS生成模块，TX发送模块，PRBS检测模块，RX接收模块，PRBS生成模块用于生成PRBS码后经TX发送模块发送给待测FPGA；待测FPGA反馈PRBS码经RX接收模块到达PRBS检测模块。3.根据权利要求1所述的单粒子效应性能评估系统，其特征在于，所述配置刷新模块通过Select MAP接口对待测FPGA配置和刷新。4.根据权利要求1所述的单粒子效应性能评估系统，其特征在于，所述待测系统采用带有开窗的屏蔽板将待测FPGA的局部或全部暴露在辐照条件下。5.根据权利要求1所述的单粒子效应性能评估系统，其特征在于，当所述高速串行数据收发模块检测到数据错误时，记为一次单粒子翻转。6.根据权利要求1所述的单粒子效应性能评估系统，其特征在于，所述单粒子功能中断包括可恢复单...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘银萍，陈雷，孙华波，张帆，杨铭谦，刘莹，董亚宁，刘映光，杨安予，杨泽宇，
申请(专利权)人：北京微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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