[發明專利]一種SRAM型FPGA的器件級自動化測試平臺及其測試方法

有效

• 申請號: 201510096980.4
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104698314B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 王賀;陳羅婧;汪悅;傅丹膺;張大宇;陳志強;匡潛瑋;袁春柱;張松
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 李江

技術領域

本發明涉及一種 FPGA 器件級自動化測試平臺和方法，特別是應用于宇航型號用Vertix-4 系列 SRAM 型 FPGA 的器件級自動化測試平臺及其方法。

背景技術

Xilinx公司Vertix-4系列SRAM型FPGA是宇航型號大量使用的復雜器件，目前國內缺少器件級測試的方法，不具備測試實施的能力。

SRAM 型 FPGA 內部資源眾多（如 IOB、CLB、BRAM、DSP、DCM 等），在測試前需要先通過專用的軟件（或硬件）對 FPGA 進行配置，使其成為具有固定功能的“電路”再進行測試。

FPGA 的可編程資源通常有多種工作方式，需要進行多次的配置與測試才能達到較高的測試覆蓋率。例如，可編程 BRAM 存儲器可以配置成 16K×1、8K×2、512×36 等多種結構，且輸入輸出端口是獨立設置的，每種設置方式都需要一個配置程序與測試向量來完成

測試。

單個 FPGA 的配置程序大小與其邏輯規模相關（通常為幾 M 到幾十 M），而一般 ATE的向量存儲深度有限（一般為 16M 到 128M 之間），當配置程序數量較多時會超出 ATE 的存儲能力。

商用 FPGA 程序下載工具只能進行單個程序的下載，無法實現多個程序的連續下載與自動化測試。

因此，為了能夠有效測試 FPGA 器件，需要建立一套相應的自動化測試方法，以完成對其各項指標的測試。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供了一種應用于宇航型號用FPGA 的器件級自動化測試平臺及其測試方法，該方法解決了“ATE 向量存儲深度有限”與“自動化測試的實現”這兩個問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為 ：

一種應用于宇航型號用 FPGA 的器件級自動化測試平臺，其特征在于包括 ：服務器（Server）、編程器（Programmer）、測試儀主機（Tester）以及測試接口板（DIB）；所述測試接口板包括被測 FPGA 和輔助硬件配置電路 ；

所述服務器和編程器通過 USB 連接進行數據交換，所述服務器通過本地總線（LocalBus）與所述測試儀主機連接進行數據交換，所述編程器通過被測 FPGA 的 JTAG 接口配置被測FPGA的程序，所述測試儀主機通過DPS電源模塊（Device Power Supply）為被測FPGA提

供電源并測量其工作電流，通過數字通道（Digital Channel）向被測 FPGA 施加測試激勵信號并采樣測試結果。

一種應用于宇航型號的 FPGA 器件級自動化測試方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟（1），基于 Xilinx ISE 開發環境，通過 Verilog 或 VHDL 設計被測 FPGA 的配置程序，綜合實現后產生 *.bit 文件 ；

步驟（2），通過 ISE 集成的工具包轉換為一個或多個 *.svf 格式的文件 ；

步驟（3），通過開發專用 Perl 軟件，將 *.svf 格式的文件轉換為 *vec 格式的 JTAG 配置數據流，包括 TMS、TCK、TDI、TDO 四組信號 ；

步驟（4），在自動測試設備（ATE）的 IG-XL 開發環境下編寫程序（VBT 后臺），調用 Perl程序，將 *.vec 數據通過 USB 總線下載到編程器（Programmer）中，由編程器通過 JTAG 接口完成對FPGA的功能配置 ；最后調用測試儀的DPS與數字通道資源，完成對FPGA的測試并記錄測試結果 ；

步驟（5），完成一項測試后重復執行所述步驟（4）的工作，直到全部測試項執行完畢。

本發明的有益效果 ：

（1）國內目前尚沒有可進行 Vertix-4 系列 SRAM 型 FPGA 的器件級測試評估方法，本發明尚屬首次 ；

（2）本發明通過計算機硬盤存儲 FPGA 配置程序，通過 JTAG 下載電路完成對 FPGA 的功能配置，解決了通用 ATE 測試向量存儲空間有限的問題，且具備極高的擴展能力。

（3）本發明通過開發專用的 JTAG 下載電路與軟件，并與 ATE 軟件開發環境進行集成，實現了多個 FPGA 配置程序的連續下載與 ATE 的自動化測試，且配置程序的數量可以靈活增減 ；

（4）本發明通過開發 FPGA 配置程序及測試程序，可實現對器件手冊中全部電參數以及器件全部邏輯資源的測試。