专利名称：用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路测试技术领域，特别是指一种用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器。
背景技术：
一般情况下，大规模集成电路测试系统(如Verigy公司生产的93000系列大规模
集成电路测试系统)上的静态随机存储器(Static Random Access Memory-SRAM)型现 场可编程门阵列器件(Field Programmable Gate Array-FPGA)具有掉电易失的特性，
在对现场可编程门阵列器件测试之前需要对现场可编程门阵列器件的内部资源进行逻辑功能电路配置，通过生产商配套的开发软件对器件进行编程和配置程序下载，编程和下载都是在Windows操作系统下完成，而某些测试设备的工作站是Linux操作系统，且软件环境的操作与系统硬件有对应关系，不能运行现场可编程门阵列器件的开发软件对其进行配置下载，单纯的测试子板已经不能进行现场可编程门阵列器件的测试；由于现场可编程门阵列器件内部不同组成部分的测试需要不同的配置逻辑电路，每测试一种逻辑资源或一个交/直流参数都需要一次测试前编程配置，所以要对现场可编程门阵列器件进行完整的测试，就需要对现场可编程门阵列器件进行多次反复编程、配置；而现有技术是通过手动拨码开关进行控制切换，这种操作方式下的测试过程需要消耗的时间较长，测试效率较低，且手动操作方式也更不便捷。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，能够自动进行控制切换，实现自动多重实时重配置。基于上述目的本发明提供的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，包括开发支持板，用于将对现场可编门阵列器件的可编程逻辑资源进行编程设计后生成的配置文件通过JTAG接口下载到配置存储器阵列中进行存储；配置测试板，包括用于存储开发支持板生成的配置文件配置存储器阵列，用于自动控制现场可编程门阵列器件重新配置的配置存储器切换的复杂可编程逻辑器件和用于将被测现场可编程门阵列器件连接到配置测试板上的现场可编程门阵列器件插座；所述配置存储器阵列连接于所述复杂可编程逻辑器件和所述现场可编程门阵列器件插座之间；所述复杂可编程逻辑器件的输出控制端连接到所述配置存储器阵列中的各配置存储器的控制端，用于控制切换配置存储器。在一个实施例中，所述开发支持板包括电源信号单元、复位信号单元、重配置信号单元、独立时钟信号单元、调试扩展单元以及至少三个国际标准测试协议端口 ；所述的电源信号单元用于产生测试前用于支持信号下载的各器件的电源信号；所述复位信号单元提供复位信号用于测试时现场可编程门阵列器件的复位；所述重配置信号单元用于提供复杂可编程逻辑器件自动控制的重配置信号，从而控制现场可编程门阵列器件进行重新配置；所述独立时钟信号单元提供测试时现场可编程门阵列器件的全局时钟信号；所述调试扩展单元用于在适配器调试或配置文件验证时，给出现场可编程门阵列器件的输入信号或现场可编程门阵列器件的输出信号的直观显示。在另一个实施例中，所述复位信号单元、重配置信号单元、独立时钟信号单元预先分别将复位信号、重配置信号及时钟信号下载到所 述复杂可编程逻辑器件中进行储存。在另一个实施例中，所述的重配置信号包括用于控制切换所述配置存储器阵列中配置存储器的控制切换信号。在另一个实施例中，所述配置存储器阵列包括两组配置存储器组，每组所述配置存储器组包括八片配置存储器。在另一个实施例中，所述复杂可编程逻辑器件包括四个输出控制端对应于四位控制切换信号，分别为输出控制信号、第一选择控制信号、第二选择控制信号、第三选择控制信号；输出控制信号为高时，配置存储器阵列中第一配置存储器组被选中，第一选择控制信号、第二选择控制信号、第三选择控制信号排列组合为八路选择信号，对应选中第一配置存储器组中的八片配置存储器的其中一片配置存储器；输出控制信号为低时，配置存储器阵列中第二配置存储器组被选中，第一选择控制信号、第二选择控制信号、第三选择控制信号排列组合为八路选择信号，对应选中第二配置存储器组中的八片配置存储器的其中一片配置存储器。在另一个实施例中，所述的复杂可编程逻辑器件的型号为XC95288。从上面所述可以看出，本发明提供的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实
时重配置适配器，通过复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device-
CPLD)，在大规模集成电路测试系统V93000上实现了自动多重实时重配置，使多重实时重配置更方便快捷，大大减少了配置时间、测试时间，提高了测试效率。
图I为本发明公开的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器实施例的功能模块框图；图2为本发明实施例中独立时钟信号单元电路图；图3为本发明实施例中复杂可编程逻辑器件的功能块电路图；图4为本发明实施例中复杂可编程逻辑器件的电源及接地电路图；图5为本发明实施例中复杂可编程逻辑器件的复位电路图；图6为本发明实施例中LED指示灯的电路图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明实施例中所述用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，包括开发支持板和配置测试板两部分。其中，开发支持板的主要功能将对现场可编程门阵列器件的可编程逻辑资源进行编程设计后生成的配置文件(即EDA代码)从微机通过JTAG接口下载到配置存储器阵列中时，开发支持板与配置测试板侧边相连，为配置测试板提供电源、时钟输入信号、配置控制信号、现场可编程门阵列器件的输出信号观测LED指示灯等，支持配置测试板的配置存储器阵列程序下载。配置测试板的主要功能完成配置文件下载后，与开发支持板脱离，直接安装在测试系统上，由测试系统给配置测试板供电，由测试向量通过测试通道驱动现场可编程门阵列器件进行实时配置，并检测现场可编程门阵列器件的输出是否符合预期值。参考图1，为本发明公开的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器实施例的功能模块框图。开发支持板100包括电源信号单元101、复位信号单元102、重配置信号单元103、独立时钟信号单元104 (参考图2)、调试扩展单元105 (参考图6)以及多个国际标准测试协议端口。复位信号单元102，提供复位信号用于测试时现场可编程门阵列器件的复位；重配置信号单元103，用于提供复杂可编程逻辑器件203自动控制的重配置信号，其中包括用 于控制切换所述配置存储器阵列202中配置存储器的控制切换信号，从而控制现场可编程门阵列器件进行重新配置；独立时钟信号单元104 (参考图2)为现场可编程门阵列器件的工作提供全局时钟信号；在进行测试之前，所述复位信号单元102、重配置信号单元103、独立时钟信号单元104预先分别将复位信号、重配置信号、时钟信号首先都通过第六接口 JP6传递到第二接口 JP2，下载到配置测试板200上的所述复杂可编程逻辑器件203中进行储存。调试扩展单元105 (参考图6)包括部分上拉电阻网及LED指示灯等，用于在适配器调试或配置文件验证时，给出现场可编程门阵列器件的输入信号或现场可编程门阵列器件的输出信号的直观显示，其通过第五接口 JP5和第三接口 JP3传递信号。配置测试板200包括GIS (Geographic Information System地址信息系统)连接器201、配置存储器阵列202、复杂可编程逻辑器件203、现场可编程门阵列器件插座204、符合国际标准测试协议端口的第一下载接口 J1、第二下载接口 J2以及与开发支持板100相配合的其他国际标准测试协议端口。其中配置存储器阵列202连接于复杂可编程逻辑器件203和现场可编程门阵列器件插座204之间；所述配置存储器阵列202用于存储开发支持板100生成的配置文件，所述复杂可编程逻辑器件203用于自动控制现场可编程门阵列器件重新配置的切换，所述现场可编程门阵列器件插座204用于将被测现场可编程门阵列器件连接到配置测试板200上。其中，配置存储器阵列202包括第一配置存储器组和第二配置存储器组，用于存储配置文件；本实施例中，配置存储器阵列202的第一配置存储器组包括配置存储器R0M0、配置存储器ROMl、配置存储器R0M2、配置存储器R0M3、配置存储器R0M4、配置存储器R0M5、配置存储器R0M6、配置存储器R0M7共八个配置存储器；配置存储器阵列202的第二配置存储器组包括配置存储器R0M8、配置存储器R0M9、配置存储器R0M10、配置存储器ROMl I、配置存储器R0M12、配置存储器R0M13、配置存储器R0M14、配置存储器R0M15共八个配置存储器，配置时，所述配置存储器阵列 202 包括 TDO、TDI、TMS、TCK、/CEO、DO、CLK, /CF、0E/RESET、/CE共10路信号。参考图3至图5，分别为本发明实施例中复杂可编程逻辑器件203的功能块电路图、电源及接地电路图、复位电路图。
其中，功能块的管脚分别与外部的16片配置存储器连接，每个功能块分别驱动I片配置存储器，并且与被测现场可编程门阵列器件、JTAG端口共同组成JTAG链；电源及接地电路为复杂可编程逻辑器件203提供电源；复位电路为复杂可编程逻辑器件203提供复位信号。测试前，所述开发支持板100外接5V/3A的直流电源，接入电源信号单元101，通过其中的电压转换模块产生测试前用于支持信号下载的各器件的电源信号，包括现场可编程门阵列器件的核电压VCCINT、IO端口电压VCC0、配置端电压VCCAUX、复杂可编程逻辑器件203的工作电压、配置存储器阵列202中各配置存储器的工作电压；其中，相同的电压可以使用同一个源端口，且电源信号的数量根据不同型号的现场可编程门阵列器件、配置存储器阵列202中配置存储器的数目而不同；电压转换完成后的电源信号通过第四接口 JP4传递到第一接口 JP1，最后送到配置测试板200上的各个器件。用于自动控制现场可编程门阵列器件重新配置的配置存储器切换部分主 要是一个复杂可编程逻辑器件203 ;由于复杂可编程逻辑器件203是可编程逻辑器件，掉电不易失，在将现场可编程门阵列器件的配置文件下载到配置存储器阵列202之前，编写切换代码(即重配置信号)下载到复杂可编程逻辑器件203中，利用该器件的输出控制端驱动配置存储器阵列202的各配置存储器的控制端。在调试并下载配置文件到配置存储器阵列202时，所述复杂可编程逻辑器件203对所述配置测试板200上的配置存储器阵列202中的16片配置存储器进行选择。该复杂可编程逻辑器件203包括四个输出控制端，对应于四位控制切换信号，分别为输出控制信号0E、第一选择控制信号S0、第二选择控制信号SI、第三选择控制信号S2，输出控制信号OE为高时，配置存储器阵列202中第一配置存储器组中的八片配置存储器被选中，第一选择控制信号S0、第二选择控制信号SI、第三选择控制信号S2共三位信号排列组合为八路选择信号，对应选中第一配置存储器组中的八片配置存储器R0M(TR0M7的其中一片配置存储器；输出控制信号OE为低时，配置存储器阵列202中第二配置存储器组中的八片配置存储器被选中，第一选择控制信号S0、第二选择控制信号SI、第三选择控制信号S2共三位信号排列组合为八路选择信号，对应选中第二配置存储器组中的八片配置存储器R0M8 R0M15的其中一片配置存储器。配置测试板200中的GIS连接器与测试系统的母板连接，将测试系统的电源、数字信号引到配置测试板200上，通过印制电路板布线连接到板上各器件；被测现场可编程门阵列器件放入现场可编程门阵列器件插座204，即实现被测现场可编程门阵列器件与配置测试板200的连接。第一下载接口 J1、第二下载接口 J2为JTAG下载接口。在调试验证配置时，由开发支持板100供电，第一下载接口 Jl只与被测现场可编程门阵列器件形成JTAG链，若此时直接将配置文件下载到被测现场可编程门阵列器件中，掉电即失；当配置测试板200脱离EDA开发支持板100，在测试系统上测试现场可编程门阵列器件时，由测试系统供电，第二下载接口 J2与被测现场可编程门阵列器件、配置存储器阵列202组成一个JTAG链，由于配置存储器阵列202掉电不易失，则可将配置文件下载到配置存储器阵列202中，数据通过JTAG链从配置存储器阵列202下载到现场可编程门阵列器件中。当预先下载并存储到输入复杂可编程逻辑器件203的重配置信号变化时，则可按预先设计的控制顺序依次控制16片配置存储器中对应的配置存储器，并依次将配置文件下载到现场可编程门阵列器件中并对现场可编程门阵列器件进行重新配置，然后依次测出该现场可编程门阵列器件经配置存储器所存储的配置文件重新配置后所对应的测试参数。当需要测试新的同一型号的现场可编程门阵列器件时，通过测试系统的普通数字通道施加新的重配置信号及新的复位信号，实现电路的再次重配置及再次复位，即可再次进行现场可编程门阵列器件多重实时重配置的测试。本发明在测试系统上实现了用于测试现场可编程门阵列器件的多重实时重配置适配器的设计，通过给复杂可编程逻辑器件编程，实现自动切换配置存储器；由于适配器上集中了很多配置存储器，重配置速度快、效率高，大大缩短了现场可编程门阵列器件的测试时间，自动配置也节省了人力成本。本实施例为16片配置芯片的典型示范，如果要增加现场可编程门阵列器件的测试项目，需要更多的配置存储器，只需修改复杂可编程逻辑器件的代码，扩展相应的配置存储器硬件数量即可实现。 本发明突破了测试系统与现场可编程门阵列器件开发环境不兼容导致不能配置的难题，可在测试系统上实现现场可编程门阵列器件的测试前配置，并且是多重的实时配置，通过复杂可编程逻辑器件控制配置存储器的切换，可以更灵活增加现场可编程门阵列器件的测试项目和配置存储器的个数，对现场可编程门阵列器件进行更全面的测试。所属领域的普通技术人员应当理解以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，其特征在于，包括 开发支持板，用于将对现场可编门阵列器件的可编程逻辑资源进行编程设计后生成的配置文件通过JTAG接口下载到配置存储器阵列中进行存储； 配置测试板，包括用于存储开发支持板生成的配置文件配置存储器阵列，用于自动控制现场可编程门阵列器件重新配置的配置存储器切换的复杂可编程逻辑器件和用于将被测现场可编程门阵列器件连接到配置测试板上的现场可编程门阵列器件插座；所述配置存储器阵列连接于所述复杂可编程逻辑器件和所述现场可编程门阵列器件插座之间；所述复杂可编程逻辑器件的输出控制端连接到所述配置存储器阵列中的各配置存储器的控制端，用于控制切换配置存储器。
2.根据权利要求I所述的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，其特征在于，所述开发支持板包括电源信号单元、复位信号单元、重配置信号单元、独立时钟信号单元、调试扩展单元以及至少三个国际标准测试协议端口 ；所述的电源信号单元用于产生测试前用于支持信号下载的各器件的电源信号；所述复位信号单元提供复位信号用于测试时现场可编程门阵列器件的复位；所述重配置信号单元用于提供复杂可编程逻辑器件自动控制的重配置信号，从而控制现场可编程门阵列器件进行重新配置；所述独立时钟信号单元提供测试时现场可编程门阵列器件的全局时钟信号；所述调试扩展单元用于在适配器调试或配置文件验证时，给出现场可编程门阵列器件的输入信号或现场可编程门阵列器件的输出信号的直观显不。
3.根据权利要求2所述的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，其特征在于，所述复位信号单元、重配置信号单元、独立时钟信号单元预先分别将复位信号、重配置信号及时钟信号下载到所述复杂可编程逻辑器件中进行储存。
4.根据权利要求3所述的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，其特征在于，所述的重配置信号包括用于控制切换所述配置存储器阵列中配置存储器的控制切换信号。
5.根据权利要求4所述的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，其特征在于，所述配置存储器阵列包括两组配置存储器组，每组所述配置存储器组包括八片配置存储器。
6.根据权利要求I所述的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，其特征在于，所述复杂可编程逻辑器件包括四个输出控制端对应于四位控制切换信号，分别为输出控制信号、第一选择控制信号、第二选择控制信号、第三选择控制信号；输出控制信号为高时，配置存储器阵列中第一配置存储器组被选中，第一选择控制信号、第二选择控制信号、第三选择控制信号排列组合为八路选择信号，对应选中第一配置存储器组中的八片配置存储器的其中一片配置存储器；输出控制信号为低时，配置存储器阵列中第二配置存储器组被选中，第一选择控制信号、第二选择控制信号、第三选择控制信号排列组合为八路选择信号，对应选中第二配置存储器组中的八片配置存储器的其中一片配置存储器。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，其特征在于，所述的复杂可编程逻辑器件的型号为XC95288。
全文摘要
本发明公开了一种用于现场可编程门阵列器件测试的多重实时重配置适配器，包括开发支持板，用于将对现场可编门阵列器件的可编程逻辑资源进行编程设计后生成的配置文件通过JTAG接口下载到配置存储器阵列中进行存储；配置测试板，包括用于存储开发支持板生成的配置文件配置存储器阵列，用于自动控制现场可编程门阵列器件重新配置的配置存储器切换的复杂可编程逻辑器件和用于将被测现场可编程门阵列器件连接到配置测试板上的现场可编程门阵列器件插座；所述配置存储器阵列连接于复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列器件插座之间；所述复杂可编程逻辑器件的输出控制端连接到配置存储器阵列中的各配置存储器的控制端，用于控制切换配置存储器。
文档编号G01R31/3185GK102818987SQ201210229519
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者石雪梅, 顾颖, 龙成武, 焦慧娟 申请人:航天科工防御技术研究试验中心