[發明專利]一種SRAM型FPGA應用驗證系統及應用驗證方法

有效

• 申請號: 201210355327.1
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102890234A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 陳少磊;王文炎;張洪偉;張磊;孫明;江理東
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01R31/317
• 分類號: G01R31/317;G01R31/3181
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種SRAM型FPGA應用驗證系統及應用驗證方法。

背景技術

近些年來，SRAM型FPGA作為可重構的大規模集成電路器件，在衛星研制中使用得越來越多。由于衛星的工作環境特殊，例如：器件工作過程中不能拆換、空間輻射等條件，這一方面要求FPGA具備較高的可靠性，另一方面要求FPGA具備對空間環境的適應性。并且，為了確保衛星空間應用可靠性，在FPGA正式應用到航天型號任務之前，需要對FPGA開展與應用狀態密切相關的功能性能的測試試驗，即FPGA的應用驗證。

在此之前，FPGA應用較為分散，隨著FPGA應用的增多，單獨開展的FPGA驗證工作首先具有較多的重疊內容，造成資源浪費；第二，對FPGA的要求不同，驗證多側重某一方面，驗證工作并不全面；第三，FPGA的分散驗證將產生多重標準，難以形成通用的選用標準，不利于FPGA的統一控制管理。因此，為了節省資源，提高效率，提出一套全面而有效的驗證方法，統一開展對FPGA的驗證工作，并以此指導FPGA的應用十分必要。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，為SRAM型FPGA的應用驗證提供了一套驗證項目全面、通用性強的SRAM型FPGA應用驗證系統及應用驗證方法。

本發明的技術解決方案是：

一種SRAM型FPGA應用驗證系統，包括PC機、單片機、控制FPGA、可控時鐘單元、可控電源單元、溫度數據采集單元、電壓電流數據采集單元和被測FPGA配置單元；

PC機根據預設的被測FPGA配置文件，通過被測FPGA配置單元對被測FPGA芯片進行配置，PC機還發送控制指令給單片機，經過單片機轉換格式之后送入控制FPGA之中，控制FPGA根據接收到的控制指令對被測FPGA芯片的工作條件進行調整，即：控制FPGA通過可控時鐘單元調整被測FPGA芯片的時鐘輸入以及控制FPGA通過可控電源單元調整被測FPGA芯片的供電電壓；所述被測FPGA芯片為SRAM型FPGA；

控制FPGA直接采集被測FPGA芯片的I/O輸出信號，溫度數據采集單元采集被測FPGA芯片的表面溫度并且輸出給控制FPGA，電壓電流數據采集單元采集被測FPGA芯片的輸出驅動電壓、內核電壓、輸出驅動電流和內核電流，并且將結果輸出到控制FPGA之中，控制FPGA將采集到的被測FPGA芯片的I/O輸出、表面溫度數據、輸出驅動電壓、內核電壓、輸出驅動電流和內核電流通過單片機發送給PC機進行顯示。

所述溫度數據采集單元是通過熱電偶采集被測FPGA芯片的表面溫度。

所述SRAM型FPGA應用驗證方法包括基本功能應用驗證、電源適應性應用驗證、表面溫度動態應用驗證和動態功耗應用驗證；

基本功能應用驗證步驟如下：

(a)對被測FPGA芯片的內部單元設置其配置文件，并根據配置文件預估在該配置文件下的被測FPGA芯片的I/O輸出；所述內部單元包括輸入輸出單元IOB、可編程邏輯模塊CLB、時鐘單元DLL和嵌入式功能模塊BRAM；

(b)PC機根據步驟(a)中預設的被測FPGA配置文件，通過被測FPGA配置單元對被測FPGA芯片進行配置，之后所述SRAM型FPGA應用驗證系統對被測FPGA芯片進行測試，采集被測FPGA芯片的I/O輸出并送至PC機中；

(c)比較每一個配置文件下的實測的I/O輸出結果和其相應的預估I/O輸出，如果均相同，則表明被測FPGA芯片的基本功能正常，否則，表明被測FPGA芯片的基本功能存在問題；

電源適應性應用驗證的步驟如下：

(1)在被測FPGA芯片的工作電壓范圍內選取內核電壓Vccint和輸出驅動電壓Vcco，通過可控電源單元對被測FPGA芯片進行供電；

(2)PC機通過被測FPGA配置單元將被測FPGA芯片配置為計數器邏輯；

(3)保持被測FPGA芯片在運行狀態下，不改變輸出驅動電壓Vcco的值，將內核電壓Vccint每次減小0.1V，直至內核電壓供電不足導致計數器輸出錯誤；

(4)記錄上一次的內核電壓Vccint的電壓值，即為被測FPGA芯片的最小內核工作電壓；

(5)重新執行步驟(1)和(2)；

(6)保持被測FPGA芯片在運行狀態下，不改變輸出驅動電壓Vcco的值，將內核電壓Vccint每次增大0.1V，直至內核電壓供電過大導致計數器輸出錯誤；

(7)記錄上一次的內核電壓Vccint的電壓值，即為被測FPGA芯片的最大內核工作電壓；