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宇宙高可靠FPGA設計技巧 版權信息
- ISBN：9787515919096
- 條形碼：9787515919096 ; 978-7-5159-1909-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
宇宙高可靠FPGA設計技巧 本書特色
本書總結了大量宇航用FPGA產品工程研制經驗，提煉出了宇航用FPGA可靠性設計驗證方法。適用于宇航FPGA產品的研究教學、工程設計、試驗制造等，對從事宇航FPGA工程人員提供很好的借鑒價值。
宇宙高可靠FPGA設計技巧 內容簡介
本書對宇航用FPGA及其可靠性的相關技術進行了介紹，包括FPGA芯片制造技術，可靠性設計通用技術，抗單粒子翻轉技術，FPGA檢錯、容錯、糾錯技術，FPGA重配置技術，FPGA的測試流程與測試方法等。 本書主要面向從事航天及相關領域研究的科研工作者和高校師生，可在FPGA的理論研究、設計開發、可靠性研究以及宇航應用等方面為讀者提供借鑒與參考。
宇宙高可靠FPGA設計技巧 目錄
目錄
第1章緒論1
1.1FPGA的發展歷程2
1.1.1Microsemi公司4
1.1.2Xilinx公司5
1.1.3宇航用FPGA現狀6
1.2宇航用FPGA發展趨勢8
1.2.1高容量、高密度、高速度、低功耗8
1.2.2高軟件復用率8
1.2.3高系統集成度8
1.2.4高可靠性8
參考文獻10
第2章反熔絲FPGA芯片技術11
2.1FPGA基礎技術介紹11
2.1.1FPGA編程技術11
2.1.2FPGA邏輯單元14
2.1.3FPGA布線架構16
2.2反熔絲FPGA的結構19
2.2.1整體架構19
2.2.2布線通道及互連線資源19
2.2.3可編程邏輯單元21
2.2.4I/O模塊21
2.2.5時鐘網絡23
2.3反熔絲FPGA編程技術25
2.3.1反熔絲器件25
2.3.2反熔絲編程電壓26
2.3.3反熔絲FPGA編程技術28
2.3.4比特位流文件介紹28
2.4FPGA器件抗輻照情況30
2.4.1空間輻射環境概述30
2.4.2電離輻射效應31
2.4.3反熔絲FPGA的抗輻照指標實例32
2.5典型設計實例32
參考文獻36
第3章FPGA可靠性設計通用技術38
3.1復位設計38
3.1.1復位38
3.1.2高電平復位與低電平復位41
3.1.3復位時長設計依據43
3.1.4遠程遙控復位44
3.2信號消抖設計45
3.2.1抖動的產生45
3.2.2信號抖動的危害45
3.2.3抖動的消除辦法46
3.3可靠性編碼與狀態機設計47
3.3.1狀態機描述方式47
3.3.2狀態機編碼方式54
3.3.3格雷碼54
3.3.4獨熱碼55
3.4亞穩態與競爭冒險56
3.4.1亞穩態案例及亞穩態發生的原因57
3.4.2減少亞穩態發生的措施58
3.4.3競爭冒險產生原理59
3.4.4競爭冒險判定方法及解決辦法62
3.5資源優化63
3.5.1串并轉換63
3.5.2乒乓操作64
3.5.3流水線操作65
3.6時序分析與時序約束基本理論65
3.6.1時序分析基本理論66
3.6.2建立時間、保持時間、傳輸延時、組合邏輯延時67
3.6.3數據信號可靠傳輸的條件68
3.6.4時序約束及改善時序的辦法69
參考文獻75
第4章抗單粒子翻轉技術76
4.1空間輻照對FPGA的影響76
4.2常用抗單粒子翻轉技術77
4.2.1三模冗余77
4.2.2重配置容錯84
4.2.3編碼容錯88
參考文獻94
第5章FPGA容錯技術96
5.1FPGA故障檢測與定位97
5.1.1FPGA器件級故障檢測原理97
5.1.2FPGA應用過程故障檢測101
5.1.3反熔絲FPGA驗證方案102
5.2FPGA容錯與糾錯103
5.2.1EDAC原理及實現103
5.2.2EDAC編碼模塊106
5.2.3EDAC譯碼模塊106
5.2.4通信糾錯容錯107
5.3冗余備份與仲裁108
5.3.1串并聯冗余108
5.3.2雙機熱備份系統111
5.3.3三機備份系統113
參考文獻115
第6章宇航用FPGA重配置技術116
6.1FPGA重配置類型及原理116
6.1.1FPGA重配置類型116
6.1.2FPGA重配置原理116
6.1.3局部或遠程重配置應用特點119
6.2FPGA局部重配置120
6.2.1局部重配置設計方法120
6.2.2基于模塊化局部重配置實現121
6.2.3基于EAPR方式局部重配置實現131
6.3FPGA遠程重配置138
6.3.1遠程重配置實現方式138
6.3.2基于被動模式的遠程重配置實現139
6.3.3基于邊界掃描的遠程重配置實現140
參考文獻144
第7章高可靠性FPGA的測試145
7.1FPGA測試特性145
7.2FPGA測試流程與方法146
7.2.1測試需求分析147
7.2.2編碼規則檢查148
7.2.3人工審查151
7.2.4仿真驗證151
7.2.5時序驗證160
7.2.6邏輯等價性驗證165
7.2.7板級確認測試170
7.2.8其他類測試171
7.3本章小結173
參考文獻174
第1章緒論1
1.1FPGA的發展歷程2
1.1.1Microsemi公司4
1.1.2Xilinx公司5
1.1.3宇航用FPGA現狀6
1.2宇航用FPGA發展趨勢8
1.2.1高容量、高密度、高速度、低功耗8
1.2.2高軟件復用率8
1.2.3高系統集成度8
1.2.4高可靠性8
參考文獻10
第2章反熔絲FPGA芯片技術11
2.1FPGA基礎技術介紹11
2.1.1FPGA編程技術11
2.1.2FPGA邏輯單元14
2.1.3FPGA布線架構16
2.2反熔絲FPGA的結構19
2.2.1整體架構19
2.2.2布線通道及互連線資源19
2.2.3可編程邏輯單元21
2.2.4I/O模塊21
2.2.5時鐘網絡23
2.3反熔絲FPGA編程技術25
2.3.1反熔絲器件25
2.3.2反熔絲編程電壓26
2.3.3反熔絲FPGA編程技術28
2.3.4比特位流文件介紹28
2.4FPGA器件抗輻照情況30
2.4.1空間輻射環境概述30
2.4.2電離輻射效應31
2.4.3反熔絲FPGA的抗輻照指標實例32
2.5典型設計實例32
參考文獻36
第3章FPGA可靠性設計通用技術38
3.1復位設計38
3.1.1復位38
3.1.2高電平復位與低電平復位41
3.1.3復位時長設計依據43
3.1.4遠程遙控復位44
3.2信號消抖設計45
3.2.1抖動的產生45
3.2.2信號抖動的危害45
3.2.3抖動的消除辦法46
3.3可靠性編碼與狀態機設計47
3.3.1狀態機描述方式47
3.3.2狀態機編碼方式54
3.3.3格雷碼54
3.3.4獨熱碼55
3.4亞穩態與競爭冒險56
3.4.1亞穩態案例及亞穩態發生的原因57
3.4.2減少亞穩態發生的措施58
3.4.3競爭冒險產生原理59
3.4.4競爭冒險判定方法及解決辦法62
3.5資源優化63
3.5.1串并轉換63
3.5.2乒乓操作64
3.5.3流水線操作65
3.6時序分析與時序約束基本理論65
3.6.1時序分析基本理論66
3.6.2建立時間、保持時間、傳輸延時、組合邏輯延時67
3.6.3數據信號可靠傳輸的條件68
3.6.4時序約束及改善時序的辦法69
參考文獻75
第4章抗單粒子翻轉技術76
4.1空間輻照對FPGA的影響76
4.2常用抗單粒子翻轉技術77
4.2.1三模冗余77
4.2.2重配置容錯84
4.2.3編碼容錯88
參考文獻94
第5章FPGA容錯技術96
5.1FPGA故障檢測與定位97
5.1.1FPGA器件級故障檢測原理97
5.1.2FPGA應用過程故障檢測101
5.1.3反熔絲FPGA驗證方案102
5.2FPGA容錯與糾錯103
5.2.1EDAC原理及實現103
5.2.2EDAC編碼模塊106
5.2.3EDAC譯碼模塊106
5.2.4通信糾錯容錯107
5.3冗余備份與仲裁108
5.3.1串并聯冗余108
5.3.2雙機熱備份系統111
5.3.3三機備份系統113
參考文獻115
第6章宇航用FPGA重配置技術116
6.1FPGA重配置類型及原理116
6.1.1FPGA重配置類型116
6.1.2FPGA重配置原理116
6.1.3局部或遠程重配置應用特點119
6.2FPGA局部重配置120
6.2.1局部重配置設計方法120
6.2.2基于模塊化局部重配置實現121
6.2.3基于EAPR方式局部重配置實現131
6.3FPGA遠程重配置138
6.3.1遠程重配置實現方式138
6.3.2基于被動模式的遠程重配置實現139
6.3.3基于邊界掃描的遠程重配置實現140
參考文獻144
第7章高可靠性FPGA的測試145
7.1FPGA測試特性145
7.2FPGA測試流程與方法146
7.2.1測試需求分析147
7.2.2編碼規則檢查148
7.2.3人工審查151
7.2.4仿真驗證151
7.2.5時序驗證160
7.2.6邏輯等價性驗證165
7.2.7板級確認測試170
7.2.8其他類測試171
7.3本章小結173
參考文獻174
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宇宙高可靠FPGA設計技巧 作者簡介
趙萬良，研究員，碩士生導師，現任慣性敏感器產品首席專家，上海慣性工程技術研究中心主任，中國慣性技術學會理事，上海市慣性技術學會秘書長,上海市青年科技英才、上海市優秀技術帶頭人，航天科技八院碩士研究生導師，上海交通大學電子信息與電氣工程學院碩士研究生企業導師，擔任《中國慣性技術學報》、《導航與控制》雜志編委。
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