针对SRAM型FPGA在航天空间环境下容易受单粒子辐射效应影响的特点,介绍了反熔丝FPGA在航天多路数据采集领域的优势,并简述了Actel反熔丝FPGA A32200系列的特点。由于反熔丝FPGA内部的时序电路设计和全局时钟控制与其他FPGA相比有所差异,在设计不当时会出现时钟的不稳定状态,特别是在特定的环境下可能会出现时钟偏斜现象,导致电路时序处于临界或紊乱状态。通过在FPGA程序中利用状态机和全局时钟引脚分配这种方法达到控制全局时钟的目的、并对扇出做出相应的设计,避免了在特定环境下的时钟偏移问题。最后通过抗辐射试验验证了程序及设计的可靠性,表明该设计满足抗辐射要求。
为了提高反熔丝FPGA芯片分频电路的系统工作频率,针对ACTEL公司提供的反熔丝芯片A32100DX,提出了基于计数器、移位寄存器与状态机的分频器VHDL编程方法,给出了硬件开发设计流程及3种设计方法的源程序,并对采用局部时钟及全局时钟、同步复位、异步复位、以及复位置零的计数器法在高低温环境下进行了后仿真对比分析,后仿真对比及烧写后的实测结果表明同步复位的移位寄存器分频方法后仿真速度最高,但在烧写后工作的可靠性不高,容易出现无输出现象,采用全局时钟且同步复位清零的计数器法速度较高,且工作可靠,已经在型号设计中采用。
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