基于LEON3处理器外部存储器控制器加固设计

摘要

SoC中的存储器在辐射环境中容易受到各种辐射效应的影响。其中总剂量效应和单粒子效应对存储器的影响最大。总剂量效应使存储器MOS管阈值电压漂移、漏电增大,从而导致其电路速度降低、功耗增加甚至失效。单粒子效应可能使存储器发生硬错误和软错误。随着集成电路工艺的不断进步,特征尺寸不断缩小,总剂量效应对存储器的影响在不断减小,而存储器由于单粒子效应发生翻转的概率却越来越高。因此,在设计抗辐射SoC时可以采用错误探测与纠正(EDAC)技术加固外部存储器控制器(EMC),提高外部存储器抗单粒子翻转能力。
　　本文首先介绍线性分组码理论,研究其编解码电路实现方式,并采用修正汉明码(39,32)和BCH码设计错误探测和纠正电路。修正汉明码(39,32)能够纠正任意一位错误,并探测两位错误。采用该码设计的错误探测与纠正电路保护存储在PROM中的数据。而加固SRAM的错误探测与纠正电路采用BCH码。本文使用的BCH码为扩展码BCH(45,32),它能够纠正任意两位错误,并探测三位错误。由于编解码电路应用于外部存储器,需要并行译码,因此本文采用查表译码方式实现译码。
　　在设计好编解码电路的基础上,本文研究了错误探测与纠正电路的实现。由于对PROM加固的错误探测与纠正电路结构简单易于实现,本文重点设计对SRAM加固的错误探测与纠正电路。对SRAM加固的错误探测与纠正电路,支持8位、16位和32位数据读写操作。此外,它能够纠正数据中任意两位错误,并能将纠正后的数据重新写入存储器中避免软错误的积累。
　　最后,使用Verilog语言实现具有错误探测与纠正功能的外部存储器控制器,并搭建基于LEON3处理器SoC验证平台对其进行了系统验证,结果表明设计的电路能够正常工作。

目录

基于LEON3处理器外部存储器控制器加固设计

Hardening Design for External Memory Controller Based on LEON3 Processor

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 存储器抗辐射加固方法

1.3 国内外发展现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 线性分组码概述

2.1 线性分组码

2.2 汉明码

2.3 BCH码

2.4 本章小结

第3章 EDAC电路设计

3.1 系统结构设计

3.2 外部存储器控制器设计

3.3 EDAC电路实现

3.4 本章小结

第4章 外部存储器控制器EDAC电路验证

4.1 基于LEON3处理器SoC平台简介

4.2 编解码电路单独验证

4.3 EDAC电路系统验证

4.4 具有错误探测与纠正功能EMC综合

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢