使用FPGA设计高可靠SpaceWire路由器

摘要

为了提高系统的可靠性和可用性,提出一种基于静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)型现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的SpaceWire路由器设计方法.路由器通过系统级三模冗余技术加固,采用基于位流重定位的动态部分刷新技术修复系统中发生的软故障,并提出一种基于工作输入和健康现态的实时状态同步方法,以确保故障模块修复后的状态与其他模块同步.因此,该系统能够进行错误掩蔽和自我修复.在Xilinx Virtex-5 FPGA开发板ML507上对所提出的路由器系统结构和设计方法进行实现和验证.实验结果表明,路由器的可靠性和可用性显著增加,且系统的实时性很好,能保证路由器在整个工作过程中提供正常服务而不会引起系统功能中断或延迟;位流重定位技术的采用将所需存储空间减少三分之二,同时也降低了原始位流本身故障的可能性.