专利名称：智能全自动单粒子事件故障注入器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于航天可靠性领域，尤其涉及应用于空间FPGA的可靠性设计的智能全自动单粒子事件故障注入器。
背景技术：
随着航天事业的发展，特别是FPGA在航天器上的广泛应用，面临着极其复杂的单粒子效应的问题。高能单粒子常常会造成应用于空间环境的FPGA不能可靠地工作，经常会引起FPGA的单粒子翻转(SEU)或是单粒子闩锁效应(SEL)。其中单粒子翻转效应是FPGA的软错误，是可以通过逻辑纠错来解决的。一般来说容错多采用三模冗余判决(TMR)与错误检测与纠正(EDAC)方法来实现。
目前的验证方法多为基于验证平台的验证策略，这种验证策略是基于模块接口的验证，主要的思路为在模块接口的输入端注入一些数据与命令，使模块工作，此时检测模块的输出是否与期望的输出的相符合，若符合则证明当然的模块在此测试情况下功能正确。若不符合则要继续修改模块，直到与输出相符合为止。
若是利用目前的验证方法对三模冗余判决设计的模块进行仿真，则只能验证当前模块的功能是否正确，并不能验证三模冗余的验错与纠错功能，就更不能模拟由于空间辐射环境所产生的单粒子翻转效应，这样在最开始的仿真时就不能确切地了解所采用容错方法的抗辐射性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种为了在功能仿真时及早地知道所采用容错方法的抗辐射性能的智能全自动单粒子事件故障注入器，该注入器可以模拟空间辐射所产生的单粒子效应，可以在指定范围内随机地使信号产生翻转，并且可以设定信号的翻转强度与占空比等，使得在功能仿真时能及时的了解容错方法的抗辐射性能。
本发明的的目的可以通过以下技术方案来实现智能全自动单粒子事件故障注入器，其特征在于该注入器能完成如下步骤
a、利用脚本语言进行编程，根据HDL文件或仿真波形文件，提取出信号体系结构b、选择相应的信号或所有的信号，并指定空间辐射强度的大小，产生相应的单粒子翻转概率；c、依靠产生的单离子翻转概率对选中的信号产生相应的仿真错误激励文件；d、在调用仿真工具时，注入该仿真错误文件进行仿真并查看仿真结果的正确性。
本发明的智能全自动单粒子事件故障注入器可以根据空间辐射的强度与轨道高度调整故障产生率。
也就是说，本发明是利用脚本语言(例如TCL/TK)进行编程，对HDL(硬件描述语言)的源代码或仿真波形文件进行分析，提取出信号的层次图，并且将所有信号在图形界面中列出，用户可以指定某些信号发生单粒子翻转效应，也可以指定所有信号发生单粒子翻转效应，且可以指定空间辐射强度的大小。当设定完成后，脚本语言可以根据当前采用的HDL仿真工具与当前的设置生成一个翻转激励，根据设定的空间辐射强度的大小，强度越大翻转的概率越大。最后将激励文件加载到仿真工具中进行仿真，并查看仿真结果是否正确。
本发明可以在HDL仿真时模拟各种复杂空间辐射的环境，为空间FPGA的可靠性设计提供技术参考，也可以将此发明扩展应用到一些接口通信中去，对接口信号发生错误激励，以便考察接口协议的抗干扰性。
下面结合附图和实施方案对本发明进一步说明。
图1为本发明智能全自动单粒子事件故障注入器一个TMR仿真实例的没有经过故障注入的仿真波形图。
图2为本发明智能全自动单粒子事件故障注入器一个TMR仿真实例的经过故障注入的(结果正确)仿真波形图。
图3为本发明智能全自动单粒子事件故障注入器一个TMR仿真实例的经过故障注入的(结果错误)仿真波形图。
图中信号1、信号2、与信号3为TMR冗余信号，三个信号经过三取二表决器产生表决后的信号。
具体实施例方式
参看图1，此时三个信号与仲裁后出现的信号是一样的，这时的仿真是不能模拟出由空间辐射所产生的单粒子效应的。
参看图2，对三个信号进行故障注入，经过表决器纠错后的信号是正确的，这说明当前的可靠性设计是满足空间辐射环境的。
参看图3，对三个信号进行故障注入，经过表决器纠错后的信号是错误的，说明当前的可靠性设计是不能满足空间辐射环境的。
本发明的智能全自动单粒子事件故障注入器提供两种方式提取信号的层次结构图，一种是根据当前HDL语言提取，就是按照编译的顺序对每一个HDL文件的信号进行分析，一直到最一个顶层设计文件，逐步的将所有信号提取出来；另一种是根据当然的仿真波形文件，因为仿真工具在进行仿真后可以将所有的信号的仿真波形以VCD(Value Change Dump)文件的形式保存下来，这个文件包括了信号层次结构，可以对此文件进行分析提取出信号的层次图。提取完后，利用图形界面将信号展示出来供用户选择，用户可以选择一部分信号做随机激励，也可以将所有信号都加入到随机激励中。根据FPGA的在轨情况可以对辐射强度进行设定，当设定完成后根据当前的仿真工具利用脚本语言中的随机数产生器对选中的每一个信号产生随机激励，并最后生成一个仿真错误激励文件，将激励文件加入仿真工具运行的脚本中去，最终对HDL代码进行仿真，查看结果的正确性。
权利要求
1.智能全自动单粒子事件故障注入器，其特征在于该注入器能完成如下步骤a、利用脚本语言进行编程，根据HDL文件或仿真波形文件，提取出信号体系结构；b、选择相应的信号或所有的信号，并指定空间辐射强度的大小，产生相应的单粒子翻转概率；c、依靠产生的单离子翻转概率对选中的信号产生相应的仿真错误激励文件；d、在调用仿真工具时，注入该仿真错误文件进行仿真并查看仿真结果的正确性。
2.如权利要求1所述的智能全自动单粒子事件故障注入器，其特征在于该注入器可以根据空间辐射的强度与轨道高度调整故障产生率。
全文摘要
一种智能全自动单粒子事件故障注入器，可以根据HDL文件或仿真波形文件，提取出RTL设计的信号体系结构；可以选择相应的信号进行故障注入，也可以是所有的信号。并且可以空间辐射强度的大小、产生相应的单粒子翻转概率；再依靠产生的单离子翻转概率对选中的信号产生相应的仿真错误激励文件；在调用仿真工具时，注入该仿真错误文件进行仿真并查看仿真结果的正确性。该注入器可以根据空间辐射的强度与轨道高度调整故障产生率。本发明可以在HDL仿真时模拟各种复杂空间辐射的环境，为空间FPGA的可靠性设计提供技术参考，也可以将此发明扩展应用到一些接口通信中去，对接口信号发生错误激励，以便考察接口协议的抗干扰性。
文档编号G06F17/50GK1983286SQ20051011149
公开日2007年6月20日 申请日期2005年12月14日 优先权日2005年12月14日
发明者常亮, 李华旺, 姜大力, 白雪柏 申请人:上海微小卫星工程中心