高安全领域可编程逻辑器件软件工程技术研究与应用

本文结合可编程逻辑器件软件的特点与优势，说明了当前航天工程等高安全领域中可编程逻辑器件软件的应用现状，并针对近年来研制过程中出现的与可编程逻辑器件软件相关的问题进行了原因分析，进而针对性提出了高安全领域可编程逻辑器件软件工程过程技术及其构成，并说明了该技术在相关领域中的应用情况，有效提升了可编程逻辑器件软件开发质量和效率。

近年来， 航天产品数量稳步上升， 质量稳定可靠， 航天发射任务连获成功， 但随着可编程逻辑器件(包括Field Programmable Gate Array FPGA， Complex Programmable Logic Devices CPLD， 下文部分内容简称“FPGA”)在航天产品中的广泛应用，出现问题的情况也愈发凸显，对产品质量提出了更大挑战。

1.1. 可编程逻辑器件简介 可编程逻辑器件作为大规模集成电路技术和计算机辅助设计技术发展的结晶，出现于20 世纪70 年代，是一种半定制逻辑器件，它给数字系统的设计带来了革命性的变化。用户运用可编程逻辑器件，在生产商提供的通用器件上自行进行现场编程和制造或者通过对与或矩阵进行掩膜编程得到所需的专用集成电路，以满足不同设计需求。

1.2. 可编程逻辑器件具有的优势 可编程逻辑器件具有可编程、高集成度、高速和高可靠性等特点，通过配置器件内部的逻辑功能和输入/输出端口， 可以将原来电路板级的设计放在芯片中进行， 与传统的电路板级设计相比具有以下优势： 1) 降低产品的综合成本，用可编程逻辑器件设计和改进电子产品可大幅度减少印刷电路板的面积和接插件，降低装配和调试费用； 2) 提高了系统可靠性，大量中、小规模集成器件在向印刷电路板上装配时，往往会由于虚焊或接触不良而造成故障，并且这种故障常常难以发现，给调试和维修带来了极大的困难。可编程逻辑器件具有很高的集成度，很多功能可以在一片芯片上实现，有效地避免了上述缺点，并且内部电路不易受外界干扰，提高了系统的可靠性； 3) 降低了系统功耗，可编程逻辑器件内部电路尺寸很小，互连线短，分布电容小，驱动电路所需的功耗就大大降低； 4) 提高了电子产品的工作速度，芯片内部很短的连线能大大缩短延迟时间，有利提高速度；