题目：基于FPGA的高性能星载容错软核处理器研究

微小卫星具有重量轻、成本低、设计开发周期短和发射灵活等优点，近年来得到了快速的发展。为了降低研制成本，一般微小卫星的星载计算机多采用基于商用器件（COTS）进行设计。但是空间辐照环境对星载计算机的长期工作有着严重影响，因此如何通过容错设计的方法提高星载计算机系统的可靠性是各国科研工作者需要迫切解决的技术问题。 基于SRAM型的FPGA具有可重复多次编程的技术优点，通过在FPGA上实现软核处理器容错设计是目前高可靠星载处理器技术研究的重点方向之一。本文主要是对开源的LEON3软核处理器进行二次的容错设计。文中首先详细分析了LEON3软核处理器的架构、技术特点和片上系统的开发优势。然后针对LEON3软核处理器存储单元的特性及其易在空间环境高能粒子辐射影响下易产生单粒子翻转进行了容错设计，其中包括对整数处理单元中的触发器单元设计了TMR的容错设计，对软核处理器内部的寄存器单元设计了汉明码纠检错的容错设计和对缓存单元中的数据和指令缓存进行了循环冗余校验的容错设计，并一次对这些存储单元进行了仿真验证。 本文最后设计了以Xilinx Spartan 3E-1600为主芯片，外部配置了FALSH和SDRAM的存储单元以及两个串口和CAN控制器接口的通讯单元的硬件系统，并把经过配置裁剪和容错设计的LEON3软核处理器在所设计的硬件板上进行验证。通过对处理器的串口单元和CAN控制器接口单元测试表明，该系统性能稳定，故障容错能力强，所研制的基于FPGA的容错软核处理器原型样机对容错软核处理器在我国航天领域的工程应用具有重要参考价值。