感谢X圣，前面忘了，后面忘了

SEM(Soft Error Mitigation，软错误缓解)是什么？众所周知，FPGA内部是没有固定的连线配置的，需要靠bit来配置CRAM来实现具体功能的——那么在辐射环境下，这个CRAM是有可能在工作中产生位翻转导致配置功能不正常，这种情况就称为软错误。

如何在正常工作下检测、缓解错误就是SEM要解决的问题。根据不同需求有不同修复方案，因此并不能做到100%修复，这里只能叫缓解，而不是完全修复或纠正了。

这个功能很明显跟制造厂商有关，不属于我们能手搓通用代码那种。Xilinx的IP列表里提供了SEM IP，根据这个接口我们能在Xilinx FPGA上实现和测试该功能，其他家各自加油。

IP接口介绍

SEM IP只有1页配置，各个设置说明如下：

• Enable Error Injection：是否启用错误注入，和下面Error Injection Shim绑定使用，一般在测试时验证FPGA SEM功能是否正常，然后在正式版中关掉

• Enable Error Correction：是否启用自动纠错，因为纠错会动CRAM，如果你想要严格定位出错位置和原因就可以不开这个选项，让它检测到出错的时候不去纠错，你手动去Debug。你要纠错的话就会细分出下列三种不同方案：

  • Repair：最简单，FPGA配置是一个一个配置帧组成的，它能够靠ECC修复每个帧的一个比特错误，同一帧两个比特错误就没招了

  • Enhanced Repair：略微复杂，但是比上一个能修复每个帧内的相邻两个比特错误，但是需要额外的BRAM和逻辑资源

  • Replace：最直接，有问题直接替换掉整个配置帧，修复能力极强，但是需要额外的Flash支持，同时修复配置帧也会有扰动正常工作中功能的风险

• Enable Error Classification：是否错误分类，和下面Data Retrieval Shim绑定使用，因为FPGA配置帧有大量空白数据，通过分类可以知道位错误是空白区域还是实际使用的重要数据区域（也就是后面端口的essential），但是这个功能也需要外部Flash；不开的话，统一都算essential

• Controller Clock Frequency：时钟，频率越高，纠错越快嘛

• Error Injection Shim：错误注入方式，现在都是用串口转monitor接口测试了

• Data Retrieval Shim：外部Flash连接方式，其实只有SPI x1可选

设置完成后的接口例化如下，可根据实际情况选用

测试工程

测试工程点击此处下载 ，配置为猪蹄板XI050D，工程为Vivado 2024.2，IP配置为Enable Error Injection+Enable Error Correction+Enhanced Repair+Disable Error Classification

测试流程如下（从烧录完bit\ltx，打开对应串口开始）：

1. 测试正常待机场景：上位机点击三场景测试正常检查，串口返回观测扫描中，无错误；ila直接采集，心跳脉冲正常，status_correction、status_uncorrectable低，o_sem_error_cnt无计数

2. 测试可纠错场景：上位机点击三场景->可纠错注入，串口注入一个可纠错位（没接flash，所以这里没开Error Classification分类）；ila可观察到status_correction拉高后拉低、status_uncorrectable无变化，o_sem_error_cnt+1

   

3. 测试不可纠错场景：上位机点击三场景->不可纠错注入，串口向同一帧注入两个不同位置的位错误；ila可观察到status_correction拉高后拉低、status_uncorrectable在前者拉低前拉高，o_sem_error_cnt[7]拉高具体的细节（什么最大帧地址之类的）解析，各位就根据ai大人的指示慢慢参透吧，反正工程已经跑起来了。对于正常使用来说，最多让它做到区分错误、自动纠正就行；你给我错误地址，我没原厂那个技术也分析解决不了啊……

注意事项

1. SEM会使用到ICAP原语接口，如果你的工程别的地方也有使用，自己记得加仲裁

版本更新

261102：初始版本