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1、第37卷第6期湖南大学学报(自然科学版)Vol.37,No.62010年6月JournalofHunanUniversity(NaturalSciences)Jun2010文章编号:16742974(2010)06007706一种基于FPGA的低功耗、容错状态机设计方法*1,211李列文,桂卫华,胡小龙(1.中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410075;2.长沙师范学校电子信息工程系,湖南长沙410100)摘要:针对FPGA(FieldProgrammableGateArra
2、y)在航空航天领域应用面临的可靠性和功耗问题,提出了一种适于FPGA实现的低功耗、容错有限状态机设计方法.该方法与传统FPGA中实现状态机占用布线资源、查找表、寄存器等资源的思想不同,它将状态机映射到FPGA内嵌块RAM,同时采用两块RAM构成双模冗余结构,通过比较两块RAM输出数据的一致性确定RAM中数据出错的情况,并结合奇偶校验进行检错与纠错.实验结果表明:与经典的三模冗余方法相比,该方法有更低的功耗和更高的可靠性,并能对一位错误实现在线纠错.关键词:低功耗;有限状态机;容错;现场可编程门阵列中图
3、分类号:TP368;TN873文献标识码:AAFPGAbasedDesignMethodofLowPowerFaulttoleranceFiniteStateMachine1,211LILiewen,GUIWeihua,HUXiaolong(1.SchoolofInformationScienceandEngineering,CentralSouthUniv,Changsha,Hunan410075,China;2.ChangshaNormalCollege,E
4、lectronicInformationEngineeringDept,Changsha,Hunan410100,China)Abstract:Consideringthereliabilityandpowerconsumptionproblemsof(FieldProgrammableGateArray)FPGAinaviationandspaceflightapplication,anewdesignmethodoflowpowerandfaulttolerancefinitestatem
5、achinesuitableforFPGAhasbeenproposed.Differentfromtraditionaloccupyingroutingresources,lookinguptablesandregisters,thismethodwasrealizedbymappingfinitestatemachinesintotheembeddedblocksRAMofFPGAandemployingtwoRAMblockstocomposethedupleredundancystruc
6、turetoconfirmdataerrorsinRAMbycomparingtheconsistencyofthetwoblocksRAMoutputdataandcombiningtheparitycheckforerrordetectionandcorrection.Theexperimentresultshaveshownthatthismethodhastheadvantagesoflowerpowerandhigherreliability,andcanachieveanerroronl
7、ineerrorcorrection,comparedwithtraditionaltripleredundancymethods.Keywords:lowpower;finitestatemachine;faulttolerance;FPGA现场可编程门阵列(FPGA)以其高性能、可重ventUpset,SEU)的影响.SEU是由于带电重粒子构、设计周期短等优势,被认为是在航空航天领域的轰击集成电路时造成瞬时充放电而导致存储单元的[1]重要器件.由于空间辐射,基于SRAM的FPGA在逻辑状态
8、翻转,它能改变FPGA内部寄存器、块空间环境工作时,极易受到单粒子翻转(SingleERAM、查找表(LookUpTable,LUT)、配制存储块*收稿日期:20091011基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(60634020)作者简介:李列文(1974-),男,湖南常德人,中南大学博士研究生,长沙师范学校教师通讯联系人,Email:lilw168@126.com78湖南大学学报(自然科学版)2010年的内容,可能引起计算结果错误、
