一种SERDES单粒子功能中断截面的测试方法及测试系统与流程

本发明主要涉及到单粒子效应测试技术领域，特指一种serdes单粒子功能中断截面的测试方法及测试系统。

背景技术：

随着海量数据传输对更高数据传输率的需求，serdes(serializer/deserializer，串行器/解串器)成为了高速数据传输的主流。serdes由发送端的串行器将需要发送的并行数据转换为高速串行数据发送到信道，接收端的解串器从信道接收高速串行数据并转换为并行数据输出。应用于航空、航天等恶劣辐射环境的serdes很容易受到单粒子翻转效应(single-eventupset，seu)和单粒子功能中断效应(single-eventfunctionlinterrupt，sefi)的影响而发生错误，造成不可估量的损失。

seu对serdes造成的影响是使传输数据产生误码，会增加数据传输的误码率，但并不会造成传输链路的失联；而sefi则会造成serdes传输数据大量错误，不能传输有效数据，甚至造成传输链路的失联，需要serdes重启才能恢复。因此，准确测试serdes对sefi的敏感程度尤为重要。

serdes对sefi的敏感程度一般用单粒子功能中断截面来表示。单粒子功能中断截面c是指serdes在具有一定let(linearenergytransfer，传能线密度)的高能粒子轰击下会发生sefi的区域的面积，设高能粒子总注量(即轰击到单位面积微电子器件的高能粒子个数)为q，在这些高能粒子的轰击下serdes发生sefi数为k，则c＝k/q。高能粒子一般采用高能粒子加速器产生。

目前测试serdes单粒子功能中断截面的方法尚无报道。中华人民共和国航天行业标准《qj10005-2008宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》定义了宇航用半导体器件seu截面的测试方法，通过测试seu数量来计算单粒子翻转截面。由于serdes发生一次sefi会造成传输数据出现大量翻转，因此通过测试传输数据的翻转数量来计算sefi截面会造成sefi截面的严重高估，无法准确评估serdes对sefi的敏感程度。

近端环回模式是serdes常用的自测试模式。当serdes配置为近端环回模式时，发送端的串行器发出的高速串行数据直接送回发送端的解串器，用于测试数据串行和解串功能是否正常。

prbs(pseudo-randombinarysequence，伪随机码二进制序列)是serdes常用的测试用数据，包括prbs7、prbs15、prbs23、prbs31等码型。serdes一般会内置prbs产生器和prbs检测器。当进行prbs产生和检测时，发送端的prbs产生器不间断循环产生指定码型的prbs码并行数据，并通过串行器串行化发送到信道，接收端的解串器解串后将并行数据送到prbs检测器，prbs检测器检测接收到的数据是否符合指定的prbs码型，并统计误码数量，从而对serdes的功能性能进行测试。

comma码是serdes在进行数据传输时需要插入的多字边界识别码。当serdes的解串器将连续高速串行数据解串为多字并行数据时，其本身并不能识别出发送端并行数据各字的起始位，因此发送端在发送的并行数据中加入comma码，接收端的解串器检测到comma码后，就能识别并正确排列各字的起始位，保证并行数据输出正确。一般serdes会内置基于comma检测的字界对齐功能，并输出是否完成字界对齐的指示。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供原理简单、易实现、能够提高单粒子功能中断测试准确度的serdes单粒子功能中断截面的测试方法及测试系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种serdes单粒子功能中断截面的测试方法，其包括：

步骤s1：控制被测serdes运行于近端环回模式，初始化sefi计数变量k为0，用高能粒子按注量率p辐照被测serdes并开始统计总注量q；

步骤s2：若高能粒子总注量q达到预定值，预定值满足预设值中对高能粒子总注量的要求，则转步骤s9，否则转步骤s3；

步骤s3：控制被测serdes关闭prbs产生器和prbs检测器，传输comma码并开启字界对齐功能；

步骤s4：等待t时间，检测被测serdes指示是否完成字界对齐，如果被测serdes指示未完成字界对齐，则k值增1，转步骤s8；如果被测serdes指示完成字界对齐，则转步骤s5；

步骤s5：配置被测serdes停止传输comma码，关闭字界对齐功能，产生和检测指定码型的prbs码；

步骤s6：配置被测serdes开启字界对齐功能；

步骤s7：等待t时间，检测被测serdes指示是否完成字界对齐，如果被测serdes指示完成字界对齐，则k值增1，转步骤s8；如果被测serdes指示未完成字界对齐，则转步骤s2；

步骤s8：重启被测serdes，控制被测serdes运行于近端环回模式，转步骤s2；

步骤s9：停止高能粒子辐照，计算被测serdes的单粒子功能中断截面。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤s1中，约束p×t<1，t是被测serdes在正常工作情况下开始传输comma码到完成字界对齐所花费的最长时间。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤s9中，计算被测serdes的单粒子功能中断截面c＝k/q。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤s1中用高能粒子按9000个粒子·cm^-2s^-1的注量率辐照被测serdes并开始统计总注量q。

本发明进一步提供一种serdes单粒子功能中断截面的测试系统，连接被测serdes，包括：

复位和启动单元，用来控制被测serdes复位和启动；

第一配置单元，用来控制被测serdes配置为近端环回模式；

第二配置单元，，用来配置被测serdes的prbs产生器产生指定码型的prbs码，配置被测serdes的prbs检测器检测指定码型的prbs码，配置被测serdes传输comma码；

检测单元，用来检测被测serdes是否完成字界对齐的指示；

计算单元，用来可以进行变量操作、逻辑判断和计算，统计单粒子功能中断数量。

作为本发明的进一步改进：还包括计时单元，用来计算等待t时间。

作为本发明的进一步改进：所述prbs码的指定码型包括但不限于prbs7、prbs15、prbs23、prbs31码型，但不含可以完成字界对齐的码型。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的serdes单粒子功能中断截面的测试方法及测试系统，通过动态切换字界对齐功能和prbs产生检测功能，既能够通过字界对齐失败检测出sefi导致的大量误码，消除了seu对sefi测试的干扰，又能够通过字界对齐指示的无变化发现sefi造成的serdes功能错误，提高了serdes单粒子功能中断测试的准确度。

2、本发明的serdes单粒子功能中断截面的测试方法及测试系统，通过匹配高能粒子的注量率与功能切换周期，消除了一个功能切换周期内发生多次sefi的可能，进一步提高了serdes单粒子功能中断测试的准确度。

附图说明

图1是本发明测试方法的流程示意图。

图2是本发明测试系统在具体应用实例中的原理示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种serdes单粒子功能中断截面的测试方法，其包括：

步骤s1：控制被测serdes运行于近端环回模式，初始化sefi计数变量k为0，用高能粒子按注量率p辐照被测serdes并开始统计总注量q。

在具体应用实例中，约束p×t<1，t是被测serdes在正常工作情况下开始传输comma码到完成字界对齐所花费的最长时间。

步骤s2：若高能粒子总注量q达到预定值，预定值满足qj10005-2008中对高能粒子总注量的要求，则转步骤s9，否则转步骤s3。

步骤s3：控制被测serdes关闭prbs产生器和prbs检测器，传输上述comma码并开启字界对齐功能。

步骤s4：等待t时间，检测被测serdes指示是否完成字界对齐，如果被测serdes指示未完成字界对齐，则k值增1，转步骤s8；如果被测serdes指示完成字界对齐，则转步骤s5。

步骤s5：配置被测serdes停止传输comma码，关闭字界对齐功能，产生和检测指定码型的prbs码。

步骤s6：配置被测serdes开启字界对齐功能。

步骤s7：等待t时间，检测被测serdes指示是否完成字界对齐，如果被测serdes指示完成字界对齐，则k值增1，转步骤s8；如果被测serdes指示未完成字界对齐，则转步骤s2。

步骤s8：重启被测serdes，控制被测serdes运行于近端环回模式，转步骤s2。

步骤s9：停止高能粒子辐照，计算被测serdes的单粒子功能中断截面c＝k/q。

被测serdes具有近端环回模式，可以传输comma码，内置基于comma检测的字界对齐功能并可配置开启或关闭，可以输出是否完成字界对齐的指示，内置prbs产生器和prbs检测器并可配置开启或关闭，连接单粒子功能中断测试系统。如图2所示，本发明进一步提供一种serdes单粒子功能中断截面的测试系统，连接被测serdes，包括：

复位和启动单元，用来控制被测serdes复位和启动；

第一配置单元，用来控制被测serdes配置为近端环回模式；

第二配置单元，，用来配置被测serdes的prbs产生器产生指定码型的prbs码，配置被测serdes的prbs检测器检测指定码型的prbs码，配置被测serdes传输comma码；

检测单元，用来检测被测serdes是否完成字界对齐的指示；

计算单元，用来可以进行变量操作、逻辑判断和计算，统计单粒子功能中断数量。

在具体应用实例中，还包括计时单元，用来计算等待t时间。

在具体应用实例中，prbs码的指定码型包括但不限于prbs7、prbs15、prbs23、prbs31码型，但不含可以完成字界对齐的码型。

本发明在一个具体应用实例中，对某型号serdes进行单粒子功能中断测试。该serdes可配置为近端环回模式，可以传输comma码“1111100xxx”(xxx为三位任意二进制数)，内置基于该comma检测的字界对齐功能并可配置开启或关闭，可以输出是否完成字界对齐的指示，内置支持prbs7码型的prbs产生器和prbs检测器并可配置开启或关闭。该serdes在正常工作情况下开始传输上述comma码到完成字界对齐所花费的最长时间为100微秒。

具体实施步骤如下：

第一步，构建单粒子功能中断测试系统。单粒子功能中断测试系统由ppga及其辅助元器件组成。fpga连接被测serdes，可以控制被测serdes复位和启动，可以控制被测serdes配置为近端环回模式，可以配置被测serdes的prbs产生器产生prbs7码，可以配置被测serdes的prbs检测器检测prbs7码，可以配置被测serdes传输comma码“1111100xxx”，并可检测被测serdes是否完成字界对齐的指示，可以进行变量操作、逻辑判断和计算，统计单粒子功能中断数量，还可以进行计时。

第二步，fpga控制被测serdes运行于近端环回模式，初始化sefi计数变量k为0，用高能粒子按9000个粒子·cm^-2s^-1的注量率辐照被测serdes并开始统计总注量q。

第三步：若高能粒子总注量q达到10⁷个粒子·cm^-2，则转第十步，否则转第四步。

第四步，fpga控制被测serdes关闭prbs产生器和prbs检测器，传输上述comma码并开启字界对齐功能。

第五步：等待100微秒，fpga检测被测serdes指示是否完成字界对齐，如果被测serdes指示未完成字界对齐，则k值增1，转第九步；如果被测serdes指示完成字界对齐，则转第六步。

第六步，fpga配置被测serdes停止传输comma码，关闭字界对齐功能，产生和检测prbs7码。

第七步：fpga配置被测serdes开启字界对齐功能。

第八步，等待100微秒，fpga检测被测serdes指示是否完成字界对齐，如果被测serdes指示完成字界对齐，则k值增1，转第九步；如果被测serdes指示未完成字界对齐，则转第三步。

第九步：fpga重启被测serdes，控制被测serdes运行于近端环回模式，转第三步。

第十步，停止高能粒子辐照，计算被测serdes的单粒子功能中断截面c＝k/q。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。