赵 磊 王祖林 周丽娜 杨 蓝

(北京航空航天大学 电子信息工程学院，北京100191)

基于SRAM(Static Random Access Memory)的FPGA(Field Programmable Gate Array)对宇宙中的高能粒子十分敏感，极易诱发存储单元的信息翻转，无法直接应用于卫星等高可靠任务.近年来，出现了多种减缓单粒子翻转(SEU，Single E-vent Upsets)技术用以提高空间环境应用的可靠性.总体而言，主要有两种策略，分别是基于重构的技术和基于冗余的技术［1－2］.前者检测到 SEU时，利用SRAM型FPGA的可重构特性进行重配置，进而提高可靠性，主要用于纠正错误［3］;后者通过增加冗余信息进行比较判定来提高可靠性，用于掩盖错误［4］.然而，各种SEU减缓技术都无法完全排除错误发生的可能，同时设计者也需要验证系统的可靠性达到了预期目标.因此，在应用于空间环境之前，有必要建立有效地容错评估机制来检验系统的可靠性，并辅助设计.

目前，常用的容错机制验证方法有模型分析法、现场实验法和故障注入法［5］.模型分析法适用于系统的方案论证和设计阶段，只能实现概略评估;现场实验法采用重离子或高能质子等模拟源来辐射器件，需要消耗大量的时间和资金投入，无法保证有效地测试所有单元;而故障注入方法通过人为手段直接把故障引入到被验证目标容错系统中，可以缩短故障的潜伏期，加速系统的失效过程，具有较好的评测效果，成为地面模拟单粒子翻转的重要手段［6］.

在进行故障注入时，必须考虑故障模型的选择、故障覆盖率和实验效率3个基本问题［7］.通常……