Sram型fpga電離總劑量輻照試驗偏置裝置的製作方法
2023-12-01 22:39:36 1
專利名稱：Sram型fpga電離總劑量輻照試驗偏置裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電離總劑量輻照試驗偏置裝置，可以用於SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗的加電偏置和被輻照器件的功能性檢測。
背景技術：
SRAM (靜態隨機存取存儲器)型FPGA (現場可編程門陣列)是一種常用的宇航器件，在宇宙環境中，由於受到宇宙射線的輻照，器件的性能容易退化，為了檢測SRAM型FPGA 在輻照下的退化性能，需要測試使器件性能退化的電離總劑量閾值。從事電離總劑量效應試驗研究的報導主要有美國XILINX公司和歐洲SAAB試驗室，但是其公布的抗電離總劑量能力數據是基於對空白未配置的器件(blank devices)進行試驗得到的結果；歐洲SAAB試驗室和Xilinx公司合作，採用了專門設計的檢測板、上位機檢測軟體以及IP核進行電離總劑量效應檢測，系統複雜，成本較高。因此，需要開發一種結構簡單、成本較低的測量SRAM型FPGA電離總劑量閾值的偏置裝置。
發明內容
本發明提供了一種SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置，可將FPGA配置後再進行電離總劑量輻照試驗，能夠更加真實的反映器件在太空中可能出現的狀態，且結構簡單、成本低，該裝置包括偏置測試板；偏置測試板上的轉接板,用於承載被測FPGA ；偏置測試板上的配置狀態檢測單元；偏置測試板上的程控電源；配置管理單元。根據本發明提供的偏置裝置，其中配置管理單元包括偏置測試板上存儲器配置管理單元，由可擦寫只讀存儲器PROM構成。根據本發明提供的偏置裝置，其中配置管理單元還包括計算機配置管理單元，通過被測FPGA的JTAG埠對被測FPGA進行配置。根據本發明提供的偏置裝置，其中計算機配置管理單元的優先級別高於存儲器配
置管理單元。根據本發明提供的偏置裝置，其中配置狀態檢測單元由發光管和電阻器組成。根據本發明提供的偏置裝置，其中當偏置裝置加電後，被測FPGA和PROM被加電， 存放在PROM中的程序通過被測器件的配置埠對被測FPGA自動配置。本發明還提供一種SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置操作方法，包括I)將被測器件裝上輻照試驗板；2)開啟程控電源，對輻照偏置板加電，使裝在輻照試驗板上的被測FPGA、PROM同時被加電；
3)使配置管理單元完成對被測器件的配置；4)配置狀態管理單元檢測器件是否配置成功。根據本發明提供的操作方法，其中步驟3)包括使存儲器配置管理單元完成對被測器件的配置。根據本發明提供的操作方法，其中步驟3)包括使計算機配置管理單元完成對被測器件的配置。根據本發明提供的操作方法，其中還包括將FPGA配置後進行電離總劑量輻照試驗。採用本實施例提供的偏置裝置，可將FPGA配置後再進行電離總劑量輻照試驗，而非背景技術所述的空白未配置的器件，能夠更加真實的反映器件在太空中可能出現的狀態。
以下參照附圖對本發明實施例作進一步說明，其中圖I為根據本發明的實施例的偏置裝置的結構示意圖；圖2為配置成功後FPGA模塊的內部狀態示意圖。
具體實施例方式本實施例提供一種SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置，如圖I所示，包括偏置測試板；偏置測試板上的轉接板,用於承載被測FPGA ；偏置測試板上的存儲器配置管理單元，由可擦寫只讀存儲器PROM構成，用於存放被測FPGA的配置程序；偏置測試板上的計算機配置管理單元，具有與存儲器配置管理單元同樣的對將被測器件進行配置的功能，通過被測FPGA的JTAG埠對被測FPGA進行配置，計算機配置管理單元的優先級別高於存儲器配置管理單元；偏置測試板上的配置狀態檢測單元，由發光管和電阻器組成；偏置測試板上的程控電源，由可編程多路程控電源構成，編程形成3路輸出電源， 第一路給被測FPGA內核供電，並利用程控電源電流檢測功能實時、動態監測被測FPGA的內核電流，第二路給被測FPGA的I/O供電，並利用程控電源電流檢測功能實時、動態監測被測 FPGA的I/O電流，第三路給輻照偏置測試板上其它部分(包括PR0M)供電。其中，當偏置裝置加電後，被測FPGA和PROM被加電，存放在PROM中的程序通過被測器件的配置埠對被測器件自動配置。存儲器配置管理單元可在被測器件配置成功後拔去。在被測器件配置過程中，配置完成後，均可通過計算機配置管理單元對被測器件進行配置或再配置。被測器件配置成功後，可將計算機配置管理單元撤除。通過計算機配置管理單元，可對被測FPGA進行任何所希望的配置程序配置。SRAM型FPGA本身有配置成功指示端Done，當被測器件配置成功後，其配置成功指示端Done將被器件本身自動置高，配置狀態檢測單元連接在配置成功指示端Done和地 GND端，當被測器件未配置或配置不成功時，其配置成功指示端Done為低電平，配置狀態檢測單元電路中無電流流過，配置狀態檢測單元中發光管不發光，當被測器件配置不成功後， 其配置成功指示端Done為高電平，配置狀態檢測單元電路中有電流流過，配置狀態檢測單元中的發光管發光，代表被測FPGA配置成功。在本實施例中，通過接收存儲器配置單元的配置程序，可進行內部可配置模塊的配置，也可通過配置計算機進行內部可配置模塊的配置，通過被測FPGA配置成功指示端 Done電位的高低，可判斷被測器件配置是否成功。被測FPGA配置成功指示端Done電位為高，表明被測FPGA配置成功。所述的配置工作過程為在偏置測試板上，通過將被測器件的相關引出端連接電源端或地端，實現對被測器件狀態的設定，包括將高低1/0埠信號設定為LVTTL模式；電源端連接規定的電源電壓(VCC0、VCCINT)，地端接地，輸入端串聯IkQ電阻後，依次交替連接電源VCCO和地端，輸出端懸空。配置成功後器件內部狀態如圖2所示。其中可編程邏輯模塊使用率為90%，塊存儲器使用率為50%，輸入輸出管腳使用率為100%，延時鎖定環路模塊使用率為100%。FPGA配置成功後，即可將上述偏置裝置放入輻照裝置中進行測試，採用本實施例提供的偏置裝置，可將FPGA配置後再進行電離總劑量輻照試驗，而非背景技術所述的空白未配置的器件，能夠更加真實的反映器件在太空中可能出現的狀態。本實施例提供的SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置的操作方法包括I)將被測器件裝上輻照試驗板；2)開啟程控電源，對輻照偏置板加電，使裝在輻照試驗板上的被測FPGA、PROM同時被加電，同時利用程控電源的電流檢測功能實時、連續監測被測FPGA的內核電流、1/0電流；3)被測FPGA的配置使能端被置於有效，預先燒寫在存儲器配置管理單元的PROM 中的配置文件將自動下載到被測FPGA中，使存儲器配置管理單元完成對被測器件的配置；4)在計算機上編制配置程序，在試驗前、試驗中，由計算機通過被測FPGA的JTAG 口對被測FPGA進行配置，使計算機配置管理單元完成對被測器件的配置；5)配置狀態管理單元檢測器件是否配置成功；6)將FPGA配置後進行電離總劑量輻照試驗。根據本發明的其他實施例，其中SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置中，也可以不包括計算機配置管理單元，而僅包括存儲器配置管理單元。存儲器配置管理單元體積小、使用更方便。計算機配置管理單元能夠更靈活的編制配置程序。根據本發明的其他實施例，其中SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置的操作方法中，也可以不包括步驟4)，僅採用存儲器配置管理單元完成對被測器件的配置，而不使用計算機配置管理單元完成對被測器件的配置。最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。儘管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置，包括偏置測試板；偏置測試板上的轉接板，用於承載被測FPGA ；偏置測試板上的配置狀態檢測單元；偏置測試板上的程控電源；配置管理單元。
2.根據權利要求I所述的偏置裝置，其中配置管理單元包括偏置測試板上存儲器配置管理單元，由可擦寫只讀存儲器PROM構成。
3.根據權利要求2所述的偏置裝置，其中配置管理單元還包括計算機配置管理單元， 通過被測FPGA的JTAG埠對被測FPGA進行配置。
4.根據權利要求3所述的偏置裝置，其中計算機配置管理單元的優先級別高於存儲器配置管理單元。
5.根據權利要求I所述的偏置裝置，其中配置狀態檢測單元由發光管和電阻器組成。
6.根據權利要求I的偏置裝置，其中當偏置裝置加電後，被測FPGA和PROM被加電，存放在PROM中的程序通過被測器件的配置埠對被測FPGA自動配置。
7.一種SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置操作方法，包括1)將被測器件裝上輻照試驗板；2)開啟程控電源，對輻照偏置板加電，使裝在輻照試驗板上的被測FPGA、PROM同時被加電；3)使配置管理單元完成對被測器件的配置；4)配置狀態管理單元檢測器件是否配置成功。
8.根據權利要求7所述的操作方法，其中步驟3)包括使存儲器配置管理單元完成對被測器件的配置。
9.根據權利要求7所述的操作方法，其中步驟3)包括使計算機配置管理單元完成對被測器件的配置。
10.根據權利要求7所述的操作方法，其中還包括將FPGA配置後進行電離總劑量輻照試驗。
全文摘要
本發明提供一種SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置，包括偏置測試板；偏置測試板上的轉接板，用於承載被測FPGA；偏置測試板上的配置狀態檢測單元；偏置測試板上的程控電源；配置管理單元。本發明還提供一種SRAM型FPGA電離總劑量輻照試驗偏置裝置操作方法。
文檔編號G01R31/3185GK102540061SQ20111040966
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者於慶奎, 唐民, 孟猛, 寧永成, 陳旭東 申請人:中國空間技術研究院