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基于LEON3处理器外部存储器控制器加固设计

作　者: 阳建伟
导　师: 肖立伊
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: BCH码汉明码外部存储器控制器错误探测与纠正 LEON3处理器
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 8次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 课题背景及研究意义  9-13
    1.1.1 辐射效应  9-10
    1.1.2 单粒子效应对存储器影响  10-13
  1.2 存储器抗辐射加固方法  13-15
  1.3 国内外发展现状  15-16
  1.4 本文主要研究内容  16-18
第2章线性分组码概述  18-34
  2.1 线性分组码  18-26
    2.1.1 线性分组码编码  18-20
    2.1.2 线性分组码纠检错能力  20-22
    2.1.3 查表译码  22-26
  2.2 汉明码  26-28
  2.3 BCH 码  28-33
    2.3.1 二元域多项式  28-30
    2.3.2 循环码  30-32
    2.3.3 BCH 码构造  32-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章 EDAC 电路设计  34-47
  3.1 系统结构设计  34-36
  3.2 外部存储器控制器设计  36-38
  3.3 EDAC 电路实现  38-46
    3.3.1 基于 BCH 码 EDAC 编解码电路实现  38-42
    3.3.2 EDAC 控制器设计  42-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章外部存储器控制器 EDAC 电路验证  47-59
  4.1 基于 LEON3 处理器 SOC 平台简介  47-50
    4.1.1 SoC 验证平台搭建  47-50
    4.1.2 验证过程  50
  4.2 编解码电路单独验证  50-51
  4.3 EDAC 电路系统验证  51-57
    4.3.1 32 位读写操作验证  52-53
    4.3.2 8 位和 16 位写操作验证  53-56
    4.3.3 错误纠正回写功能验证  56-57
  4.4 具有错误探测与纠正功能 EMC 综合  57-58
  4.5 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-66
致谢  66

基于LEON3处理器外部存储器控制器加固设计

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