王志国　孟令军　张皓威　张敏

摘要：为对"GA在低空环境下受高能粒子辐射而产生的单粒子翻转（SEU）进行失效统计，设计一种便携式实时FPGA的SEU效应测试系统。该系统采用FPGA作为主控模块，以树莓派作为上位机，通过长距离低压差分信号线远程连接到被测FPGA进行测试。上位机接收测试结果存储至SD卡，并实时显示到车载显示器，以供测试人员即时了解测试情况。经过在青藏高原实地测试，获得大量的现场数据。对测试结果进行分析，得到的大气中子剂量与FPGA的SEU事件概率之间的数值关系与预期一致。测试结果表明该便携式实时测试系统科学有效，可为低空飞行器的FPGA选型提供一定参考。

关键词：FPGA;低空环境;单粒子翻转;树幕派;低压差分信号

中图分类号：V11 文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2019）01-0115-06

0 引言

由于FPGA具有容量大、速度快、稳定性好、并行数据处理能力强以及开发成本低周期短的特点，被广泛应用于航空宇航领域的控制与信号处理[1]。目前绝大多数FPGA属于SRAM型逻辑块阵列，是一种易失性存储器件[2]，尤其是集成电路工艺达到了微米、纳米级别，FPGA的内核电压降低、门数剧增[3]，单粒子翻转（single event upset，SEU）、单粒子功能中断（single event function interrupt，SEFI）和单粒子瞬态脉冲（single event transient，SET）等一系列单粒子效应发生的可能性大大增加[4]。其中，SEU是最常见的FPGA单粒子故障，当空间各类粒子（如质子、中子、α粒子等）对FPGA产生辐射，很容易发生SEU，从而使FPGA功能紊乱甚至失效，对飞行器造成不可预估的影响和损害[5]。因此，国内外许多研究机构对FPGA的SEU效应进行了研究。……