基于FPGA的空間存儲器糾錯系統的設計研究

　1、引言

　　阿爾法磁譜儀(Alpha Magnetic Spectrometer，AMS)實(shí)驗室是丁肇中博士領(lǐng)導的由美、俄、德、法、中等16個(gè)國家和地區共300多名科學(xué)家參加的大型國際合作項目。它是國際空間站上唯一大型物理實(shí)驗，是人類(lèi)第一次在太空中精密地測量高能量帶電原子核粒子的實(shí)驗。其目的是為尋找反物質(zhì)所組成的宇宙和暗物質(zhì)的來(lái)源以及測量宇宙線(xiàn)的來(lái)源。

　　但是對于A(yíng)MS實(shí)驗的空間電子系統，同樣會(huì )受到高能粒子的襲擊，導致存儲器的內容發(fā)生變化，改寫(xiě)半導體存儲器件的邏輯狀態(tài)，導致存儲單元在邏輯‘0’與‘1’之間發(fā)生翻轉，使存儲的關(guān)鍵數據出錯，控制程序跑飛等。這對于A(yíng)MS實(shí)驗系統來(lái)說(shuō)，是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。因此，我們采用二元BCH(31，16)碼，能糾正三位隨機錯誤，這種糾錯碼信息不需要儲存，不需要反饋，實(shí)時(shí)性好。

　　2、編譯碼原理

　　對于空間電子系統可能出現的問(wèn)題，我們進(jìn)行檢錯與糾錯，其基本思想是在信息碼組中以一定規則加入不同方式的冗余碼，以便在信息讀出的時(shí)候依靠多余的監督碼或校驗碼來(lái)發(fā)現或自動(dòng)糾正錯誤。

　　2.1 編碼

　　編碼比較簡(jiǎn)單，二元BCH(31，16)是GF(25)域上的線(xiàn)性分組碼，其中二進(jìn)制最高位m=5，總信息長(cháng)n=2m-1=31，校驗位數k=15，可糾錯位數t=3，生成多項式g(x)為：

　　2.2 譯碼

　　譯碼過(guò)程比較復雜，包括1)求伴隨多項式，2)系數計算電路，3)錯誤位置計算電路，其中最關(guān)鍵的是第三步，如圖1。這里假設接收到的數據錯了三位，第28、20、17位發(fā)生了0／1偏轉，即