一种基于时钟沿的单粒子翻转自检纠错电路制造技术

本发明专利技术提出一种基于时钟沿的单粒子翻转自检纠错电路，实现错误自检纠错的电路。该电路在时序逻辑电路的D触发器输出信号端分别设置时钟沿跳变检测模块、基于时钟延迟模块延迟后的触发器输出翻转检测模块，并分别完成对输出信号是否发生单粒子翻转的检测和对应输出信号的时钟跳变沿的检测，随后通过单粒子翻转检测模块得到是否在时钟周期的跳变沿发生单粒子发生翻转的检测结果，最终将检测结果输入多路输出选择器实现对单粒子翻转造成的输出信号错误的纠正，进而大大提高电路的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于面向专用集成电路(ASIC)的故障检测技术，可通过对电路模块功能故障的检测以及存储数据正确性的判定，完成对其逻辑电路单粒子翻转软错误以及其它类型故障的检测。专利技术涉及基于时钟沿的单粒子翻转自检纠错改进电路结构。
技术介绍
当前，比较常用的检查和纠正单粒子翻转的方法是三模冗余(TMR)和检测/纠正电路等方法。三模冗余是将要保护的电路复制成完全相同的三份，同时运行这三部分电路，并且对该三部分电路的运行结果进行大数表决，表决出一个置信度高的结果输出，同时检测出那个冗余逻辑块翻转并进行修复。TMR解决SEU影响的最有效方式，但需要消耗大量的资源才能实现该电路结构。检测/纠正电路则是采用如海明码等不同的编解码方式，在存储的数据源码中加入一些冗余码，使这些数据源码和数据源码之间建立一定的关系，一旦数据源码或是冗余码出现某种错误时，数据码和冗余码之间的关系被破坏，就形成非法编码，通过检测数据码和冗余码来检测数据码的正确性，从而实现对所存储数据进行检测和纠正。基于时钟沿的自检纠错电路原理是，“对于触发器，输出数据只有在时钟上升沿到来的时候发生转变才是有效的正确数据，而其他任何时刻的变化都是由于单粒子软错误引起的信号错误”。因此，基于时钟沿的单粒子翻转自检纠错电路则可以通过对比数据与时钟的转变沿是否同步，来实现数据进行检测和纠正。因此，通过查询，(I)在数据库中搜索 “single event upset (SEU)，，、“clock edge，，、“error detect1n andcorrect1n (EDAC) ” 等，查阅到相关论文 I 篇(Ruano O, Reviriego P, Maestro J A.A NewEDAC Technique against Soft Errors based on Pulse Detectors.The proceedings ofIEEE Internat1nal Symposium on Industrial Eletronics.2009，8:2293-2298)。该论文提出了一种基于时钟沿的自我检测和纠正的电路结构，并采用内建命令进行错误注入模拟的方式验证了电路可以对触发器以及SRAM等存储器进行实时监控，并及时纠正其由于SEU引起的数据错误。但是，该电路结构仍然存在可能会导致电路不停循环(震荡)、不能收敛等缺陷。⑵在数据库中搜索“单粒子翻转”、“时钟沿”、“自检纠错”等，查阅到相关论文I篇(聂永锋，于东英，曾泽嵘，甘智勇，陈梦远.一种改进的对抗软错误电路结构设计.现代电子技术，2011，34 (4):184-187)。该论文基本是论文“A New EDAC Technique againstSoft Errors based on Pulse Detectors”的中文翻译。(3)在专利数据库中搜索“单粒子翻转”、“时钟沿”、“自检纠错”等，未查询到相关信息。此外，查询目前国内外有关航天应用中基于时钟沿自建纠错的软错误加固方法研究相关资料，也未查询到相关技术公开资料。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供了一种基于时钟沿的单粒子翻转自检纠错电路，可为单粒子软错误纠正提供技术支撑，提高可靠性设计的有效性和可行性。本专利技术的技术方案是:一种基于时钟沿的单粒子翻转自检纠错电路，包括D触发器、时钟延迟模块、时钟沿跳变检测模块、触发器输出翻转检测模块、单粒子翻转检测模块、多路输出选择器以及锁存器；D触发器的输出端同时连接至触发器输出翻转检测模块的输入端以及多路输出选择器的输出位选择端；多路输出选择器的输出端SO和输出端SI分别接至D触发器的置位端和清零端；D触发器的时钟端接至时钟延迟模块的输入端，时钟延迟模块的输出端接至时钟沿跳变检测模块的时钟端；时钟沿跳变检测模块的输出端S3分别接至单粒子翻转检测模块的输入端S3以及锁存器的清零端；时钟沿跳变检测模块的输出端S4接至单粒子翻转检测模块的输入端S4 ;锁存器的输出端接至单粒子翻转检测模块的输入端S5 ;单粒子翻转检测模块的输出端同时接至多路输出选择器的输入端以及锁存器的置位端；外部信号和外部时钟输入至D触发器，当外部时钟上升沿时D触发器将送至触发器输出翻转检测模块，触发器输出翻转检测模块检测是否发生单粒子翻转，并将检测结果发送至单粒子翻转检测模块；同时外部时钟通过时钟延迟模块后输入至时钟沿跳变检测模块，当触发器输出翻转检测模块向单粒子翻转检测模块输出检测结果时，时钟沿跳变检测模块输出时钟沿跳变脉冲至单粒子翻转检测模块和锁存器；锁存器将锁存信号输入给单粒子翻转检测模块；单粒子翻转检测模块检测是否在外部时钟上升沿发生单粒子翻转，并将检测结果输出多路输出选择器以及锁存器；当D触发器的输出端为高电平时，多路输出选择器的输出端SI选通，当D触发器的输出端为低电平时，多路输出选择器的输出端S2选通；通过多路输出选择器将经过单粒子翻转检测模块检测后的检测结果输送给D触发器，D触发器根据接收到的检测结果从新输出纠错后的外部信号。触发器输出翻转检测模块包括两个非门和一个异或门；输入进来的信号分为两路，其中一路信号相继经过两级非门后，与另外一路信号再经过异或门后输出。时钟沿跳变检测模块包括三个非门和一个与门；输入进来的信号分为两路，其中一路信号相继经过三个非门后，与另外一路信号再经过与门后输出。单粒子翻转检测模块包括两个非门和一个与门；单粒子翻转检测模块的输入端S3接至一个非门，同时单粒子翻转检测模块S5接至一个非门，之后与单粒子翻转检测模块S4 一并接至与门后输出。本专利技术与现有技术相比的优点在于:(I)该电路在具备时钟沿单粒子翻转自检纠错功能的同时，利用锁存器结构克服其它已有的电路中存在不停循环(震荡)、不能收敛的不足；(2)该电路通过对时钟沿跳变检测模块的设计，可以完成上升沿、下跳沿，以及同时上下跳沿的错误检测；(3)同一个时钟周期内可以通过对自检纠错电路的简单扩展，可以实现多位SEU错误的自动检错纠错。即对多个原始功能模块的电路进行检纠错，利用单粒子翻转检测模块将单粒子翻转的检错信号输出到一个N输入的或门，再将得出的逻辑值传输给公共模块的SEU信号，进而控制各个单独模块的数据纠正，实现多位SEU错误的自动检纠错。【附图说明】图1为本专利技术时钟沿检测和纠错电路结构图；图2为本专利技术触发器输出翻转检测模块Q Pulse Detector模块结构设计图；图3为本专利技术时钟沿跳变检测模块CLK Pulse Detector模块结构设计图；图4为本专利技术单粒子翻转检测模块SEU Detector模块结构设计图；图5为本专利技术多路输出选择器Demux模块结构设计图。【具体实施方式】本专利技术设计实现了更为实用的、具有扩展能力的检测和纠正单粒子翻转错误的电路，如图1所示。图1电路由D触发器、时钟延迟模块Delay、时钟沿跳变检测模块CLK PulseDetector、触发器输出翻转检测模块Q Pulse Detector、单粒子翻转检测模块SEUDetector、多路输出选择器Demux以及锁存器Latch组成。由D触发器输出原始功能模块电路的输出信号，利用Q Pulse Detector模块进行延时输出数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时钟沿的单粒子翻转自检纠错电路，其特征在于：包括D触发器、时钟延迟模块、时钟沿跳变检测模块、触发器输出翻转检测模块、单粒子翻转检测模块、多路输出选择器以及锁存器；D触发器的输出端同时连接至触发器输出翻转检测模块的输入端以及多路输出选择器的输出位选择端；多路输出选择器的输出端S0和输出端S1分别接至D触发器的置位端和清零端；D触发器的时钟端接至时钟延迟模块的输入端，时钟延迟模块的输出端接至时钟沿跳变检测模块的时钟端；时钟沿跳变检测模块的输出端S3分别接至单粒子翻转检测模块的输入端S3以及锁存器的清零端；时钟沿跳变检测模块的输出端S4接至单粒子翻转检测模块的输入端S4；锁存器的输出端接至单粒子翻转检测模块的输入端S5；单粒子翻转检测模块的输出端同时接至多路输出选择器的输入端以及锁存器的置位端；外部信号和外部时钟输入至D触发器，当外部时钟上升沿时D触发器将送至触发器输出翻转检测模块，触发器输出翻转检测模块检测是否发生单粒子翻转，并将检测结果发送至单粒子翻转检测模块；同时外部时钟通过时钟延迟模块后输入至时钟沿跳变检测模块，当触发器输出翻转检测模块向单粒子翻转检测模块输出检测结果时，时钟沿跳变检测模块输出时钟沿跳变脉冲至单粒子翻转检测模块和锁存器；锁存器将锁存信号输入给单粒子翻转检测模块；单粒子翻转检测模块检测是否在外部时钟上升沿发生单粒子翻转，并将检测结果输出多路输出选择器以及锁存器；当D触发器的输出端为高电平时，多路输出选择器的输出端S1选通，当D触发器的输出端为低电平时，多路输出选择器的输出端S2选通；通过多路输出选择器将经过单粒子翻转检测模块检测后的检测结果输送给D触发器，D触发器根据接收到的检测结果从新输出纠错后的外部信号。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：巨艇，周国昌，朱启，郭阳明，吴昊，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61