Reliability Analysis of the FPGA Control System with Reconfiguration Hardening

Ve vesmírných aplikacích je důležitý výpočetní výkon, kde využitíFPGA je velmi užitečné. Nicméně FPGA jsou citlivé na projevy záření, kterémohou způsobit poruchu. Zvláště nebezpečné jsou poruchy konfigurační pamětiznámé jako Single Event Upsets (SEUs), které mohou vést k selhání celéhosystému. K prevenci selhání systému se proto využívají techniky odolnosti protiporuchám. Hlavní motivací pro využití těchto technik je udržení správnéhochování systému i přes výskyt poruch. Kromě maskování poruch, které pouze oddalujeselhání systému v důsledku kumulace poruch, bylo využito mírnění poruch pomocíčástečné dynamické rekonfigurace. Vše potřebné zajišťuje řadič rekonfigurace,který je nezbytnou přidanou komponentou celého systému. Velmi výhodná je také možnostdetekovat výskyt poruch v systému. Pak se systém nemusí zbytečně obnovovat, cožšetří zbytečnou práci řadiče. Klíčovou částí je vyhodnocení odolnosti protiporuchám systému s rekonfigurací poškozených částí. Ve všech experimentech bylapoužita experimentální platforma, která emuluje elektromechanický systém, kterýse skládá z řídicí jednotky robota na FPGA a simulace jeho chování na PC. Dotohoto řadiče na FPGA jsou injektovány umělé poruchy. Navíc byl na reálnémsystém v současných experimentech ověřen dříve publikovaný odhad spolehlivostisystému zjištěný simulaci.