于志成 庄树峰 刘涛 王洋 杨秉新



面向航天应用的高可靠性FPGA动态局部重构

于志成1,2庄树峰3刘涛1王洋1杨秉新1

（1 北京空间机电研究所，北京 100094） （2 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094） （3北京自动化控制设备研究所，北京 100074）

在航天应用中，FPGA的单粒子翻转是影响航天器功能和寿命的重要因素，目前，部分航天产品使用定时重加载的方式避免单粒子效应的积累和影响，但是重加载的过程会导致全部FPGA逻辑中断，极大影响航天器功能的持续性。因此，文章提出了一种适用于航天的FPGA动态局部重配置系统，在阐述了FPGA动态局部重配置技术的原理和航天应用前景后，详细说明了其设计流程、硬件电路板架构和控制软件框图。通过板级试验验证了系统功能，采用示波器对结果进行了测试，证明该系统设计的高可靠性。FPGA动态局部重配置技术，既提高了FPGA的可靠性，又保证了FPGA部分关键功能的持续性。

单粒子效应 现场可编程门阵列 局部重配置 可靠性 航天遥感

0 引言

FPGA动态部分可重构技术可以实现系统运行时FPGA内部逻辑资源的时分复用。动态可重构FPGA对全局或者局部的逻辑资源采用动态重构，从而产生需要的时序逻辑。对于SRAM型FPGA，通常都是通过对SRAM单元进行用户化，从而实现用户逻辑[1]。在综合时，有两种情况会导致FPGA的组合逻辑受到干扰，分别是LUT单元的某一位发生了翻转以及控制布线单元的某一位发生了翻转。当LUT单元的某一位翻转时，所有的组合逻辑就会发生改变，在这种情况下，只能重新下载配置bit文件进行纠正。……