ACTEL A3P400 FPGA抗SEU存储器设计与Liber08.5 EDA工具应用

本文主要探讨了一种抗Single Event Upset (SEU)的存储器电路设计，应用于FPGA（Field-Programmable Gate Array）技术。设计中选用的是ACTEL公司的ProASIC系列A3P400 FPGA，这款FPGA以其灵活性和高性能在航天领域的应用中具有显著优势。设计过程中，作者利用了Liber08.5 EDA（Electronic Design Automation）工具，这个工具集成了代码编辑、原理图绘制、功能仿真以及电路综合等功能，方便设计师进行系统开发。 文章的引言部分强调了在航天环境中，存储器对抗辐射能力的需求尤为重要，特别是针对SEU，它是单粒子效应中最常见的形式。SEU可能导致存储单元的数据错误，影响卫星的正常工作。因此，设计者必须考虑如何通过有效的抗SEU策略来增强存储器的稳定性。 本文采用了一种创新的方法，即结合扩展汉明码(Extended Hamming Code)与三模冗余(Triple Modular Redundancy, TMR)。扩展汉明码能够检测并纠正一位错误，而TMR则提供额外的冗余位来检测和修复可能的位翻转。两者结合，使得存储器的抗SEU设计不仅能够提高错误检测和纠正能力，还能根据实际应用需求调整检错纠错模式，保持存储器的灵活性。 具体来说，扩展汉明码是通过对原始信息位添加额外的校验位形成，其编码过程涉及线性代数方程组，生成矩阵G在此过程中起到了关键作用。当信息位与生成矩阵相乘，即可得到包含冗余信息的码字，从而增强了存储器的容错能力。 通过FPGA实现这种抗SEU存储器电路设计，不仅可以确保在严苛太空环境下卫星系统的可靠性，而且能够适应不同应用场景对存储容量和数据可靠性的差异化需求。这种方法对于提高整个系统的稳健性和卫星寿命具有重要意义，对于航天和其他对辐射防护敏感的应用领域具有广泛的实际价值。