7系列FPGA中的POST_CRC错误检测与恢复策略

注意：本博文介绍了利用 POST_CRC 试错的方法，但总体而言，赛灵思推荐在所有架构上使用 Soft Error Mitigation (SEM) IP。SEM IP 提供了一种可用于测试 SEU 检测与纠正能力的机制并提供了更强大的调试能力。

本博文中讨论的功能仅支持 7 系列器件。

功能	7系列FPGA	Kintex UltraScale 和 Virtex UltraScale	Kintex UltraScale+ 和 Virtex UltraScale+
Readback CRC/POST_CRC	是	否，使用 SEM IP 替代	否，使用 SEM IP 替代

 

赛灵思 FPGA 中循环冗余校验 (CRC) 的不同类型：

1) 一般 CRC 校验

在一般比特流加载过程中，CRC 校验利用 CRC 寄存器进行。该“CRC 寄存器”的描述详见《7 系列 FPGA 配置用户指南》(官网搜索 UG470)。

FPGA 在比特流被加载时计算 CRC 值，然后该值与在比特流加载结束时预期的 CRC 值进行比较。如果两个值匹配，则FPGA 成功加载。

一般情况下默认启用 CRC 校验。比特流属性为 BITSTREAM.GENERAL.CRC，其中有效选项包括“ENABLE”（启用）或“DISABLE”（禁用）。

2) 回读 CRC/POST CRC 校验

POST_CRC 校验在配置 FPGA 之后，设计运行过程进行。

一般情况下，比特流 CRC 校验是一种独立功能，具有其自己的 CRC 校验寄存器。POST_ CRC 校验具有用于存储校验值的不同以上比特流 CRC 的寄存器。

启用 POST_CRC 校验的目的

启用 POST_CRC 校验的目的是检测单粒子翻转 (SEU)。SEU 导致配置存储器中的数位翻转。POST_CRC 可与 FRAME_ECCE2 原语配合使用，以便提供针对此等错误的额外功能和更好的可见性。我们可利用 FRAME_ECCE2 的输出监控错误检查和纠正 (ECC) 和回读 CRC 电路的状态。

如需了解更多有关 FRAME_ECCE2 原语的详细信息，请参阅《Vivado Design Suite 7 系列 FPGA 和 Zynq-7000 SoC 库指南》(官网搜索 UG953)。

用户通常想要测试这种崩溃发生时的实例，以便确保此等错误被成功检测到。测试插入错误的一种方法是编辑 PRE_COMPUTED CRC 值。

测试插入错误的步骤

将以下设置放置在设计 XDC 中：

set_property POST_CRC ENABLE [current_design]

#Enables the Post CRC checking

set_property POST_CRC_SOURCE PRE_COMPUTED [current_design]

#Determines an expected CRC value from the bitstream
 

set_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_HALT

set_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

如需了解更多有关这些设置的详细信息，请参阅《Vivado Design Suite 属性参考指南》(官网搜索 UG912)。

运行设计流程并生成比特流。在生成了比特流之后，PRE_COMPUTED CRC 的值可在 .bit 文件中校验。该值会是非零值。

若要确定 PRE_COMPUTED CRC 值在比特流中的哪个位置，可查阅《7 系列 FPGA 配置用户指南》(UG470) 中的示例 7 系列比特流。

若要测试插入错误，您就要禁用一般 CRC 校验，以便让比特流成功载入。切记，如果对位于正常 CRC 覆盖范围内的比特流进行了任何编辑，即会标注 CRC 错误并阻止比特流加载。

若要禁用一般 CRC 校验，您应使用以下设置：

set_property BITSTREAM.GENERAL.CRC DISABLE [current_design]

#Disables the general CRC checking

set_property POST_CRC ENABLE [current_design]

#Enables the Post CRC checking

set_property POST_CRC_SOURCE PRE_COMPUTED [current_design]

#Determines an expected CRC value from the bitstream

set_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_HALT

set_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

再次运行设计流程并生成比特流。

在生成比特流之后，您应观察 PRE_COMPUTED CRC 的值是否为零。这是禁用 GENERAL.CRC 的结果，以便进行错误测试。

由于预计有前面的非零值，要配置器件并观察其行为。

INIT_B 引脚的监控应显示 CRC 错误。

FRAME_ECCE2 也可被用于接收连接到 ILA 上的 FRAME_ECCE2 发出的输出信号。然后它将有可能观察到 CRCERROR。

下文的例化可被用于 FRAME_ECCE2 原语的连接：

然后输出可被传输给 ILA。

当器件被编程后，通过校验 ILA 上的信号，它应有可能查看类似于以下示例的输出。例如，由于未找到预期的非零 PRE_COMPUTED 值，标注了 CRCERROR 错误。

可以理解的是，大部分用户都想要测试错误检测，以确定在此等错误被检测到时，将会以某种形式予以报告。该测试可让用户坚信，在真实的情景中，错误会被正确检测并报告。

如上文所述，由于 SEM IP 所提供的能力，赛灵思推荐使用 SEM IP，而不是 POST_CRC。POST_CRC 的功能在较新的架构中不受支持。

审核编辑：黄飞