基于改进型(14,8)循环码的SRAM型存储器多位翻转容错技术研究

SRAM型存储器空间应用通常采取纠一检二(SEC-DED)的方法,克服空间单粒子翻转(SEU)对其产生的影响。随着SRAM型存储器工艺尺寸的减小、核心电压的降低,空间高能粒子容易引起存储器单个基本字多位翻转(SWMU),导致SEC-DED防护方法失效。在研究辐射效应引起的SRAM型存储器多位翻转模式特点的基础上,提出一种基于改进型(14,8)循环码的系统级纠正一位随机错和两位、三位突发错同时检测随机两位错(SEC-DED-TAEC)的系统级容错方法。基于该方法的存储器系统容错设计具有实现简单、实时性高的特点,已成功应用于某型号空间自寻的信息处理系统。仿真试验及实际应用表明,该方法可以有效防护SRAM型存储器件SWMU错误,有效提高了空间信息处理系统可靠性,可以为其它空间电子系统设计提供参考。     

大容量Flash存储器空间辐射效应试验研究

分析了商用Flash存储器应用于航天器时应考虑的空间辐射效应和机理,并利用钴-60γ射线和重离子加速器对韩国三星公司生产的大容量Flash存储器K9XXG08UXA系列进行了抗电离总剂量试验和抗单粒子试验,以评估其空间应用可行性。试验结果显示：这一系列存储器的累积电离总剂量为50krad（Si）时,器件部分数据丢失,重...     

空间DSP信息处理系统存储器SEU加固技术研究

当前以高性能DSP为核心的信息处理系统被广泛应用于空间飞行器电子系统 中。DSP系统为实现大数据量信息处理,通常需要扩展其外部存储器。而存储器件在空间应 用中容易发生单粒子翻转（SEU：Single Event Upset）,使得存储器件中数据发生改变, 从而导致系统计算结果错误,甚至可能导致系统功能失效。在介绍信息处理系统存储器件SE U机理的基础上,针对DSP信息处理系统存储器的结构特点,提出了一种基于“反熔丝型PROM +TMR加固设计FLASH+EDAC加固设计SRAM”结构的存储器SEU加固设计方案,并进行了原型实 现。实验分析表明该设计具有较好的抗SEU性能和较强的实时性,可以为同类型的空间信息 处理系统设计提供参考。
     

磁阻式随机存储器(MRAM)重离子单粒子效应试验研究

磁阻式随机存储器(MRAM)作为非电荷存储的非易失存储器在抗辐射性能上有一定的优势,在空间有较好的应用前景。文章分析了MRAM的工作原理,选取典型的MR0A08BCYS35型MRAM存储器为研究对象,进行了重离子单粒子效应敏感性试验研究,在此基础上,利用专用软件Fore CAST计算预估了该种器件空间应用条件下的单粒子在轨翻转率,给出了在轨应用的具体建议。     

实践四号卫星静态单粒子事件监测器探测结果初步分析

实践四号卫星上所用的静态单粒子事件监测器是我国第一次在空间进行单粒子事件研究的仪器,仪器是一个MCS-51单片机系统,它的外围1Mbit存储器用于单粒子效应监测。仪器在空间运行工作正常,获得了空间单粒子效应的首次认识。     

一种基于FPGA的抗辐射加固星载ASIC设计方法

针对静态随机存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)空间应用的问题,提出了基于FPGA星载抗辐射加固专用集成电路(ASIC)设计的全流程,并重点对扫描链设计、存储器内建自测试、自动向量生成、ASIC封装设计、散热设计、加电振动试验等关键点的设计方法和注意事项进行了介绍。通过设计、测试、封装、试验,实现了基于静态随机存储器型FPGA转化为抗辐射加固ASIC。ASIC抗辐射总剂量大于100krad(Si),抗单粒子闩锁(SEL)阈值大于75 MeV·cm~2/mg,抗单粒子翻转(SEU)阈值大于22 MeV·cm~2/mg,满足空间应用的要求,具有很好的应用前景。     

磁泡存储器在航天及武器系统中的应用

磁泡存储器自七十年代问世以来,在商业和工业应用中已日见广泛.由于它在恶劣的环境中比各种介质存储器的性能更优越,因此在宇航及武器系统中已成为优先选用的非丢失性大容量外存储器.在下面这两项应用实例中,都有极端恶劣的环境要求,磁泡在可靠性、牢固度和不易丢失性方面都比其他型式的存储器优越.     

宇航用SRAM存储器单粒子效应试验研究

用高能重离子加速器对宇航用典型静态随机(SRAM)存储器进行了单粒子效应模拟试验研究.给出了测试系统、试验样品、辐射源、试验方法及条件,以及所得单位注量重离子引起的单粒子翻转发生次数-线性能量传输值(σLET)曲线.讨论了重离子单粒子翻转率预估方法和F()M法,并用后者预估了典型GEO轨道上器件的空间单粒子翻转率.     

基于汉明码的32位数据纠错电路设计

空间应用计算机硬件系统的电子器件容易受到电磁场的辐射和重粒子的冲击,导致星载计算机中的数据特别是存储器中的数据出现小概率的错误,这种错误若不及时进行纠正,将会影响计算机系统的运行和关键数据的正确性。根据汉明码的纠错原理,可设计出一个用于32位SRAM存储器的数据纠错电路。该电路基于FPGA实现,具备检测2位错误并纠正1位错误的功能,有一定的实际应用意义。     

3比特相位量化DRFM的设计与实现

数字射频存储器(DRFM)是电子干扰机中的DRFM具有近区谐波抑制好和易于实现等优点.主要介绍其核心部分数字中频存储器(DIFM)原理样机研制中采用的技术方法及主要性能参数,同时也指出了研制中应注意的问题.     

一种适合于遥感图像的逐行扫描压缩算法

在ChristosChrysafis基于逐行小波变换编码的基础上,提出了一种低复杂性基于逐行扫描的图像压缩算法。该算法不需要对图像分块,在对小波系数进行均匀量化之后,根据不同子带的上下文统计特征进行概率建模,采用改进的低复杂性Golomb Rice算法进行熵编码。试验表明,采用这种算法,在对大幅面图像压缩时存储器需求远小于基于SPIHT等算法的存储器需求的同时,其熵编码复杂性也大幅降低,特别适合于功率和空间受限的遥感图像压缩系统中。     

临近空间大气中子诱发电子器件单粒子翻转 数值仿真研究

大气中子作为临近空间主要的辐射粒子,能够诱发电子器件发生单粒子翻转效应,严重威胁着临近空间飞行器安全、可靠地工作。文章研究了临近空间大气中子在不同时间、经度、纬度、高度下的能谱,计算了静态存储器（SRAM）中的IMS1601芯片在不同能量各向同性的中子入射下的翻转截面,在国内首次计算出任意两个临近空间位置上飞行器的IMS1601芯片的翻转率,并且对计算结果进行了验证。     

具有SDRAM容错和检错功能的PowerPC 高性能处理单元设计

介绍一款PowerPC架构的高性能嵌入式处理单元设计.利用PowerPC体系结构内建的差错检测和报告机制,采用CPLD设计和实现了三模冗余(TMR)SDRAM存储器模块,不但提供高速存储器的容错能力,还具有差错检测能力,提高了处理单元的可靠性.介绍一个分布式容错计算机的实例,并分析了该方案的优点.     

用E~2PROM存储数据的CPU—EPROM飞行数据采集和处理系统

本文在介绍一种用E~2PROM存储器存储数据的飞行数据系统的基础上,重点分析了E~2PROM存储器的特性和系统清除存储器写存储器的硬件软件。这种系统在模型飞机试飞中使用过一年,证明其性能稳定可靠,有磁带记录器无可比拟的优越性。     

单通道DRFM的数字多普勒产生技术

根据脉冲多普勒雷达信号处理的相参性要求,提出以相位控制为基础的多普勒干扰信号产生方法.针对单通道采样结构的数字射频存储器,给出利用希尔伯特变换产生多普勒信号的数字算法.在Matlab中对多普勒干扰效果进行了仿真,对其FPGA实现方式进行了优化设计,结果表明了该算法的有效性和可实现性,最后对利用数字射频存储器实施多种多普勒干扰进行了研究.     

3比特相位量化DRFM的相位校正

数字射频存储器(DRFM)复制信号的相位不连续会使输出信号与输入信号间产生较大的频率误差.3比特相位量化DRFM对输入信号量化后的每一个相位区间都唯一对应一个3位二进制码,据此导出译码器的结构是一个3位二进制加法器,将译码器输出与延迟取样的信号码比较,去控制存储器终止存储.这种相位校正的精度小于π/4.     

卫星设备单片机时序设计

主要介绍单片机访问外部程序存储器和外部数据存储器的时序要求,以及利用Pro-teus软件对单片机在访问外部存储器时的时序进行仿真,并且在实际的电路中对访问时序进行了测试,验证了时序设计的合理性。     

一种适用于NAND型Flash存储器译码故障检测的改进对角线算法

为保证有故障的进口低等级NAND型Flash存储器在装机前的二次筛选环节能够被准确剔除,以存储器的存储阵列结构分析为出发点,结合NAND结构的实际特征,以三星公司生产的K9F2G08U0A-PCB0/PIB0商业级Flash芯片为研究对象,对现有的用于测试存储器译码故障的对角线算法进行改进,并通过总剂量试验使存储器产生部分坏块来验证改进算法的有效性。结果表明,改进后的对角线算法能够很好地检测出存储器的译码故障,解决了原有对角线算法不适用于NAND型Flash存储器译码故障检测的问题。     

XQR2V3000 FPGA单粒子翻转率在轨探测研究

通过搭载在某MEO、IGSO轨道卫星上的单粒子探测器对XQR2V3000 FPGA配置存储器进行了在轨单粒子翻转探测。利用一种基于复位计数统计的FPGA配置存储器单粒子翻转的监测方法,并对在2016年太阳活动平静期以及2017年9月6日太阳耀斑爆发期的2颗MEO卫星以及1颗IGSO卫星的XQR2V3000 FPGA配置存储器单粒子翻转次数进行统计,依据卫星轨道根数获得了翻转事件的空间分布。结果表明,在太阳平静期,设备等效铝屏蔽厚度为6 mm的情况下,处于MEO轨道和IGSO轨道的XQR2V3000配置存储器单粒子翻转率分别为 0.513 次/(器件·天)和0.491次/(器件·天),分别为CREME96模型预测结果的22.4%和16.9%,两种轨道的翻转率相当。在太阳耀斑爆发期间,MEO与IGSO轨道单粒子翻转率分别上升为2.5次/(器件·天)和 5次/(器件·天) ,比平静期高了一个数量级。试验所得的单粒子翻转率可为相同轨道卫星电子设备单粒子翻转率的预示提供有效的参考。     

单粒子锁定极端敏感器件的试验及对我国航天安全的警示

随着半导体特征工艺尺寸减小、集成度提高,静态存储器(SRAM)对单粒子锁定呈现出极其敏感的现象和趋势,为此国际航天界开展了大量的试验评估工作,剔除和杜绝了一些极端敏感器件在空间的应用.结合国内外空间应用背景,文章利用脉冲激光实验装置和重离子加速器,分别对三星公司新旧两种型号的4 M位SRAM芯片进行了单粒子锁定试验评估.试验测得两型号芯片的单粒子锁定阈值差异巨大,新型号芯片的锁定阈值低于1.5MeV·cm2/mg,而老型号芯片的锁定阈值高于39.6MeV·cm2/mg.这种对单粒子锁定极端敏感的芯片若应用于空间,将会发生0.008～0.04次/天的频繁锁定事件,极大地威胁航天器的安全和可靠.为应对这种单粒子锁定极端敏感的现象和趋势,提出了加强我国航天产品设计、元器件采购、筛选、试验等的规范、技术和条件的建议.