Técnicas de protección de circuitos para aplicaciones aeoespaciales sobre hardware reconfigurable

Abstract

Las FPGAs surgen en 1984 como una evolución de los CPLDs. Sus principales ventajas son su diseño sencillo, su fiabilidad, el ahorro en los costes que suponen en la producción y, la posibilidad de reconfigurarlas, lo que les proporciona mayor flexibilidad que cualquier otro dispositivo. Por este motivo se han convertido en indispensables para algunos sectores como son el aeronáutico y aeroespacial, sectores en los cuales la tolerancia ante los fallos resulta primordial. El impacto de una partícula cósmica podría resultar fatal si alterara la configuración de dicho dispositivo. Por ello es necesario estudiar técnicas para proteger los diseños de alteraciones producidas por las mencionadas partículas y sus consecuencias. En este proyecto se realiza el estudio y la puesta en marcha de una de estas técnicas de protección de circuitos sobre una plataforma de inyección de errores previamente desarrollada (NESSY 5.0) y una FPGA XilinxTM Virtex 5. Hemos obtenido y comparado resultados reales de la aplicación de dicha técnica sobre diferentes diseños y hemos realizado un estudio de los mismos. El resultado es una ampliación de la plataforma NESSY que además de permitir emular el impacto de una partícula sobre un circuito, permite incluir las técnicas de protección y comparar los resultados de las inyecciones de errores. Hemos comprobado que los circuitos protegidos tienen menor vulnerabilidad frente a posibles impactos de partículas cósmicas respecto al circuito sin proteger, así que la técnica usada sería eficiente para ser utilizada en aplicaciones reales. [ABSTRAC] The FPGAs appear in 1984 as an evolution of CPLDs. Its main advantages are its simple design, reliability, saving in the involved costs in the production and, specially, the ability to reconfigure, giving them more flexibility than any other device. For this reason they have become indispensable to some sectors like the aviation and the aerospace, in which the tolerance to failures is very important. The cosmic particle impact could be fatal if it alters your device configuration. Therefore is necessary to study techniques for protecting the mentioned designs of alterations produced by particles and their consequences. In this project is developed the study and the implementation of some of those circuit protection techniques on an injection platform previously developed and a XilinxTM Virtex 5 FPGA. We have obtained and compared the real results of the application of those techniques on different designs and we have made a study of them. The result is an extension of the platform which, besides allowing NESSY emulate the impact of a particle on a circuit, can include protection techniques and comparing the results of injections of errors. We found that the protected circuits have lower vulnerability to potential impacts of cosmic particles relative to unprotected circuit, so the technique used would be efficient to be used in real applications.