FPGA中循環(huán)冗余校驗的不同類型

注意：本博文介紹了利用POST_CRC試錯的方法，但總體而言，賽靈思推薦在所有架構上使用Soft Error Mitigation (SEM)IP。

SEM IP 提供了一種可用于測試 SEU 檢測與糾正能力的機制并提供了更強大的調試能力。

本博文中討論的功能僅受 7 系列器件的支持。

賽靈思 FPGA 中循環(huán)冗余校驗 (CRC) 的不同類型：

1) 一般 CRC 校驗在一般比特流加載過程中，CRC 校驗利用 CRC 寄存器進行。該“CRC 寄存器”的描述詳見《7 系列 FPGA 配置用戶指南》(UG470)。

FPGA 在比特流被加載時計算 CRC 值，然后該值與在比特流加載結束時預期的 CRC 值進行比較。如果兩個值匹配，則 FPGA 成功加載。

一般情況下默認啟用 CRC 校驗。比特流屬性為 BITSTREAM.GENERAL.CRC，其中有效選項包括“ENABLE”（啟用）或“DISABLE”（禁用）。

2) 回讀 CRC/POST CRC 校驗

POST_CRC 校驗在配置 FPGA 之后，設計運行過程進行。

一般情況下，比特流 CRC 校驗是一種獨立功能，具有其自己的 CRC 校驗寄存器。

POST_ CRC 校驗具有用于存儲校驗值的不同以上比特流 CRC 的寄存器。

啟用 POST_CRC 校驗的目的是什么？

啟用 POST_CRC 校驗的目的是檢測單粒子翻轉(SEU)。SEU 導致配置存儲器中的數(shù)位翻轉。

POST_CRC 可與 FRAME_ECCE2 原語配合使用，以便提供針對此等錯誤的額外功能和更好的可見性。

可利用 FRAME_ECCE2 的輸出監(jiān)控錯誤檢查和糾正(ECC)和回讀 CRC 電路的狀態(tài)。

如需了解更多有關 FRAME_ECCE2 原語的詳細信息，請參閱《Vivado Design Suite 7 系列 FPGA 和 Zynq-7000 SoC 庫指南》(UG953)。

用戶通常想要測試這種崩潰發(fā)生時的實例，以便確保此等錯誤被成功檢測到。

測試插入錯誤的一種方法是編輯 PRE_COMPUTED CRC 值。

測試插入錯誤的步驟：

將以下設置放置在設計 XDC 中：

set_property POST_CRC ENABLE [current_design]#Enables the Post CRC checkingset_property POST_CRC_SOURCE PRE_COMPUTED [current_design]#Determines an expected CRC value from the bitstreamset_property POST_CRC_ACTION CONTINUE [current_design]#Even if a CRC error is detected, continue CRC checking.#Other options include HALT, CORRECT_AND_CONTINUE and CORRECT_AND_HALTset_property POST_CRC_INIT_FLAG ENABLE [current_design]#Leaves the INIT_B pin enabled as a source of the CRC error signal. Useful especially if FRAME_ECC is not used

如需了解更多有關這些設置的詳細信息，請參閱《Vivado Design Suite 屬性參考指南》(UG912)。

運行設計流程并生成比特流。

在生成了比特流之后，PRE_COMPUTED CRC 的值可在 .bit 文件中校驗。

該值會是非零值。

若要確定 PRE_COMPUTED CRC 值在比特流中的哪個位置，可查閱《7 系列 FPGA 配置用戶指南》(UG470)中的示例 7 系列比特流。

若要測試插入錯誤，您就要禁用一般 CRC 校驗，以便讓比特流成功載入。

切記，如果對位于正常 CRC 覆蓋范圍內的比特流進行了任何編輯，即會標注 CRC 錯誤并阻止比特流加載。

若要禁用一般 CRC 校驗，您應使用以下設置：

set_property BITSTREAM.GENERAL.CRC DISABLE [current_design]#Disables the general CRC checkingset_property POST_CRC ENABLE [current_design]#Enables the Post CRC checkingset_property POST_CRC_SOURCE PRE_COMPUTED [current_design]#Determines an expected CRC value from the bitstreamset_property POST_CRC_ACTION CONTINUE [current_design]#Even if a CRC error is detected, continue CRC checking.#Other options include HALT, CORRECT_AND_CONTINUE and CORRECT_AND_HALTset_property POST_CRC_INIT_FLAG ENABLE [current_design]#Leaves the INIT_B pin enabled as a source of the CRC error signal.Useful especially if FRAME_ECC is not used

再次運行設計流程并生成比特流。

在生成比特流之后，您應觀察 PRE_COMPUTED CRC 的值是否為零。這是禁用 GENERAL.CRC 的結果，以便進行錯誤測試。

由于預計有前面的非零值，要配置器件并觀察其行為。

INIT_B 引腳的監(jiān)控應顯示 CRC 錯誤。

FRAME_ECCE2 也可被用于接收連接到 ILA 上的 FRAME_ECCE2 發(fā)出的輸出信號。然后它將有可能觀察到 CRCERROR。

下文的例化可被用于 FRAME_ECCE2 原語的連接：

然后輸出可被傳輸給 ILA。

當器件被編程后，通過校驗 ILA 上的信號，它應有可能查看類似于以下示例的輸出。

例如，由于未找到預期的非零 PRE_COMPUTED 值，標注了 CRCERROR 錯誤。

可以理解的是，大部分用戶都想要測試錯誤檢測，以確定在此等錯誤被檢測到時，將會以某種形式予以報告。該測試可讓用戶堅信，在真實的情景中，錯誤會被正確檢測并報告。

如上文所述，由于 SEM IP 所提供的能力，賽靈思推薦使用 SEM IP，而不是 POST_CRC。POST_CRC 的功能在較新的架構中不受支持。