[發(fā)明專利]用于SoC片上系統(tǒng)的單粒子效應(yīng)測試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711268879.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN108226748B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉鑫;汪波;李珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海精密計(jì)量測試研究所;上海航天信息研究所
• 主分類號(hào): G01R31/28
• 分類號(hào): G01R31/28;G01R31/00
• 代理公司: 31107 上海航天局專利中心
• 代理人: 余岢

本發(fā)明提供了一種用于SoC片上系統(tǒng)的單粒子效應(yīng)測試方法，本發(fā)明包括對(duì)SoC處理器內(nèi)部CPU單元、存儲(chǔ)器單元、用戶定義邏輯單元以及AD和DA、串行接口電路等外設(shè)單元單粒子效應(yīng)的測試，可以對(duì)SoC處理器內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)單元的單粒子效應(yīng)進(jìn)行有效測試，實(shí)現(xiàn)對(duì)SoC處理器單粒子效應(yīng)的全面、合理評(píng)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于SoC片上系統(tǒng)的單粒子效應(yīng)測試方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)進(jìn)入新階段，市場開始轉(zhuǎn)向追求體積更小、成本更低、功耗更少的產(chǎn)品，因此出現(xiàn)了將對(duì)個(gè)甚至整個(gè)系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上的產(chǎn)品—片上系統(tǒng)（System OnChip，SoC）。系統(tǒng)芯片將原先由多個(gè)芯片完成的功能集中到單芯片中完成。更具體地說，它在單一硅芯片上實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理和I/O等功能，或者說在單一硅芯片上集成了數(shù)字電路、模擬電路、信號(hào)采集和轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器、MPU、MCU、DSP、MPEG等，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)系統(tǒng)的功能。

SoC并不是各個(gè)芯片功能的簡單疊加，而是從整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能出發(fā)，用軟硬結(jié)合的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法，利用芯核復(fù)用及深亞微米技術(shù)，在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能。一個(gè)典型的SoC通常由以下部分組成：微處理器、存儲(chǔ)器、提供數(shù)據(jù)路徑的片上總線、定時(shí)和中斷控制器、外部存儲(chǔ)器控制器、通信控制器、通用I/O接口。另外，還可以包含視頻解碼器、UART接口等。圖1是SoC結(jié)構(gòu)的一種例子。

空間環(huán)境中質(zhì)子、重離子等高能粒子引起的單粒子輻射效應(yīng)會(huì)對(duì)宇航用元器件造成嚴(yán)重威脅，如引起存儲(chǔ)器發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)、微處理器發(fā)生單粒子功能中斷、場效應(yīng)管發(fā)生單粒子燒毀和柵穿等。SoC作為未來航天器電子系統(tǒng)的重要組成部分，為單粒子效應(yīng)敏感器件，一旦SoC由于單粒子輻射效應(yīng)的影響出現(xiàn)性能降低或失效，將會(huì)對(duì)航天器的供電產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。在地面實(shí)驗(yàn)室條件下利用重離子加速器、質(zhì)子加速器等輻射源對(duì)宇航用SoC進(jìn)行輻照試驗(yàn)，評(píng)估其抗單粒子輻射效應(yīng)性能，是航天器抗輻射加固設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

國內(nèi)目前建立的單粒子輻射效應(yīng)測試裝置主要適用于SRAM型FPGA、CPU處理器以及大容量存儲(chǔ)器。中國專利CN103837839A“二次電源單粒子效應(yīng)測試方法”給出了一種基于A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及利用DSP和FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析的二次電源模塊單粒子輻射效應(yīng)測試方法。對(duì)于超大規(guī)模SoC這樣的復(fù)雜器件，目前沒有相應(yīng)的專利對(duì)其單粒子效應(yīng)測試方法進(jìn)行描述。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于SoC片上系統(tǒng)的單粒子效應(yīng)測試方法，能夠?qū)oC處理器內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)單元的單粒子效應(yīng)進(jìn)行有效測試，實(shí)現(xiàn)對(duì)SoC處理器單粒子效應(yīng)的全面、合理評(píng)估。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于SoC片上系統(tǒng)的單粒子效應(yīng)測試方法，采用包括被測DSP、FPGA、PC機(jī)、PROM、電源和電流監(jiān)測單元的測試系統(tǒng)，所述方法包括：

SoC處理器上電后自動(dòng)加載PROM中的配置程序，PC機(jī)通過串口向FPGA發(fā)送控制指令，通過FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)被測DSP的讀寫操作；

被測SoC處理器上電后，配置程序加載至內(nèi)部典型結(jié)構(gòu)單元的工作狀態(tài)寄存器，完成DSP工作狀態(tài)的配置；

FPGA對(duì)被測SoC處理器內(nèi)部典型結(jié)構(gòu)單元的寄存器和存儲(chǔ)器寫入測試數(shù)據(jù)，包括對(duì)CPU內(nèi)部的Cache緩存和通用寄存器組、SRAM存儲(chǔ)器、FLASH存儲(chǔ)器以及McBSP多通道緩沖串口、HPI主機(jī)接口、I2C總線接口、定時(shí)器的外設(shè)單元的寄存器寫入“55H”或“AAH”測試數(shù)據(jù)；

輻照過程中，PC機(jī)通過FPGA向被測SoC處理器發(fā)出數(shù)據(jù)讀取請(qǐng)求，被測SoC處理器通過物理地址映射讀取所有被測寄存器和存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并將讀取到的數(shù)據(jù)傳送至FPGA；

FPGA通過串口將數(shù)據(jù)回送至PC機(jī)，PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，統(tǒng)計(jì)被測SoC處理器內(nèi)部寄存器和存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)邏輯狀態(tài)出錯(cuò)情況，顯示出錯(cuò)寄存器的名稱、所屬結(jié)構(gòu)單元、出錯(cuò)類型、出錯(cuò)時(shí)間及位數(shù)；