一种基于FPGA的FPGA筛选测试系统及方法与流程

本发明涉及可编程逻辑器件的技术领域，尤其涉及一种基于fpga的fpga筛选测试系统，以及基于fpga的fpga筛选测试方法，其适用于fpga筛选试验过程中io连接性测试、功能测试、性能测试与可靠性测试的实现。

背景技术：

随着计算机、信息技术以及集成电路设计等技术领域的发展，数字信号处理由于具有精度高、灵活性大、易于大规模集成以及可进行多维数据处理等优势，其重要性日益在各个领域中表现出来。数字信号处理系统作为数字信号处理的载体，其核心部件是数字信号处理单元，fpga(field－programmablegatearray，现场可编程门阵列)作为可重构数字处理单元的典型代表，以其很强大的计算能力和灵活性、低成本等优点在众多的数字处理单元中脱颖而出，被越来越多的用户所亲赖。

在高可靠应用领域，用户需要对采购的商用芯片进行补充筛选测试，以满足整机对元器件的使用可靠性要求。同时对于fpga生产商而言，也需要在fpga完成加工后进行筛选测试，以剔除不良品。

目前，fpga芯片主要通过ate(automatictestequipment，自动测试仪)测试机台进行筛选测试，ate设备通过对fpga芯片输入测试向量和对测试输出结果进行分析，来诊断fpga内部故障。ate测试方法主要存在两大问题：

(1)需要昂贵的费用去购置或租用ate设备，并需要开发设计特定的ate测试程序和专用的测试电路板，同时还要采用ate专用的连接器与线缆，这在一定程度上增加了用户需要负担的成本。

(2)随着fpga集成度的不断增加，芯片规模越来越大，而封装i/o端口数量受限，利用ate设备对全部的fpga芯片进行覆盖性测试的难度越来越大。

因此，利用ate设备进行fpga芯片测试的局限性越来越凸显。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种基于fpga的fpga筛选测试系统，其具有广泛的适用性，测试系统引出端少、连线结构简单，同时无需对被测电路进行代码仿真，可有效减少测试时间、节约测试费用，并便于外场调试。

这种基于fpga的fpga筛选测试系统，其包括主控fpga系统和被测fpga系统；

主控fpga系统包括：主控fpga、flash存储芯片、电源芯片、晶体振荡器、复位按键、拨码开关、测试状态指示灯；电源芯片与外接电源连接，将5v或12v直流电压转换为主控fpga所需的电压，同时为flash存储芯片和晶体振荡器供电；flash存储芯片用于存储主控fpga的配置信息；晶体振荡器和复位按键产生电路运行所需的时钟信号和复位信号；

被测fpga系统包括：被测fpga、flash存储芯片、电源芯片和配置状态指示灯；电源芯片为flash存储芯片和被测fpga供电；flash存储芯片用于存储被测fpga的配置信息；

主控fpga内部同时运行被测电路，用以产生被测电路的预期输出结果，通过比较主控fpga运行得到的预期输出结果和被测fpga的测试输出结果，判断被测fpga是否运行正确，并将结果进行输出；

主控fpga内部存储多套不同的测试电路，以及与其配套的测试激励数据产生程序和比对程序，通过拨码开关进行选择，在主控fpga读取拨码开关的状态后，控制被测fpga系统中的flash存储芯片，使其输出相应的被测电路配置文件，完成对被测fpga的配置。

本发明通过主控fpga内部同时运行被测电路，用以产生被测电路的预期输出结果，通过比较主控fpga运行得到的预期输出结果和被测fpga的测试输出结果，判断被测fpga是否运行正确，并将结果进行输出，主控fpga内部存储多套不同的测试电路，以及与其配套的测试激励数据产生程序和比对程序，通过拨码开关进行选择，在主控fpga读取拨码开关的状态后，控制被测fpga系统中的flash存储芯片，使其输出相应的被测电路配置文件，完成对被测fpga的配置，由于flash存储芯片可存储不同种类和规模的配置信息，该发明具有广泛的适用性，可适用于各类fpga的测试；本发明通过测试状态指示灯进行测试结果输出，无需向外界引出信号线，连线结构简单，并便于外场调试；由于被测电路的预期输出结果通过主控fpga运行得到，故无需对被测电路进行代码仿真，可有效减少测试时间、节约测试费用。

还提供了一种基于fpga的fpga筛选测试方法，其包括以下步骤：

(1)进行被测芯片的被测电路设计，被测电路应充分利用被测fpga内部的逻辑资源；

(2)依据被测电路，设计测试激励产生电路和测试结果比对方法；

(3)通过与主控fpga和被测fpga配套的eda软件分别运行产生被测fpga的配置文件，并将其存储到各自的flash存储芯片中；

其中，主控fpga内部的筛选测试电路包括：测试激励产生模块、被测电路和比对模块；被测fpga内部只包含被测电路，通过在主控fpga内部运行被测电路，产生被测电路的预期输出结果。

附图说明

图1示出了根据本发明的基于fpga的fpga筛选测试方法的实施流程示意图。

图2示出了根据本发明的基于fpga的fpga筛选测试系统的原理框图。

图3示出了根据本发明的基于fpga的fpga筛选测试系统的电路结构原理图。

具体实施方式

如图2、3所示，这种基于fpga的fpga筛选测试系统，其包括主控fpga系统和被测fpga系统；

主控fpga系统包括：主控fpga、flash存储芯片、电源芯片、晶体振荡器、复位按键、拨码开关、测试状态指示灯；电源芯片与外接电源连接，将5v或12v直流电压转换为主控fpga所需的电压，同时为flash存储芯片和晶体振荡器供电；flash存储芯片用于存储主控fpga的配置信息；晶体振荡器和复位按键产生电路运行所需的时钟信号和复位信号；

被测fpga系统包括：被测fpga、flash存储芯片、电源芯片和配置状态指示灯；电源芯片为flash存储芯片和被测fpga供电；flash存储芯片用于存储被测fpga的配置信息；

主控fpga内部同时运行被测电路，用以产生被测电路的预期输出结果，通过比较主控fpga运行得到的预期输出结果和被测fpga的测试输出结果，判断被测fpga是否运行正确，并将结果进行输出；

主控fpga内部存储多套不同的测试电路，以及与其配套的测试激励数据产生程序和比对程序，通过拨码开关进行选择，在主控fpga读取拨码开关的状态后，控制被测fpga系统中的flash存储芯片，使其输出相应的被测电路配置文件，完成对被测fpga的配置。

本发明通过主控fpga内部同时运行被测电路，用以产生被测电路的预期输出结果，通过比较主控fpga运行得到的预期输出结果和被测fpga的测试输出结果，判断被测fpga是否运行正确，并将结果进行输出，主控fpga内部存储多套不同的测试电路，以及与其配套的测试激励数据产生程序和比对程序，通过拨码开关进行选择，在主控fpga读取拨码开关的状态后，控制被测fpga系统中的flash存储芯片，使其输出相应的被测电路配置文件，完成对被测fpga的配置，由于flash存储芯片可存储不同种类和规模的配置信息，该发明具有广泛的适用性，可适用于各类fpga的测试；本发明通过测试状态指示灯进行测试结果输出，无需向外界引出信号线，连线结构简单，并便于外场调试；由于被测电路的预期输出结果通过主控fpga运行得到，故无需对被测电路进行代码仿真，可有效减少测试时间、节约测试费用。

优选地，所述主控fpga对被测fpga进行测试激励数据的输入和测试输出数据的抓取；同时由主控fpga产生被测电路所需的测试激励。

优选地，所述主控fpga选用已完成全面测试的fpga良品，且逻辑资源规模和userio数量大于被测fpga。

优选地，所述被测fpga通过测试座与测试系统连接，方便更换不同的测试片。

如图1所示，还提供了一种基于fpga的fpga筛选测试方法，其包括以下步骤：

(1)进行被测芯片的被测电路设计，被测电路应充分利用被测fpga内部的逻辑资源；

(2)依据被测电路，设计测试激励产生电路和测试结果比对方法；

(3)通过与主控fpga和被测fpga配套的eda软件分别运行产生被测fpga的配置文件，并将其存储到各自的flash存储芯片中；

其中，主控fpga内部的筛选测试电路包括：测试激励产生模块、被测电路和比对模块；被测fpga内部只包含被测电路，通过在主控fpga内部运行被测电路，产生被测电路的预期输出结果。由此省去了被测电路代码仿真的步骤，可以有效节约测试时间。

优选地，所述拨码开关包含有4个0/1拨码开关，产生16种输出组合，在主控fpga读取拨码开关的状态后，跳转至相应的测试状态；与此同时，主控fpga向被测fpga系统中的flash存储芯片输入特定的地址起始信息，使其输出相应的被测电路配置文件，完成对被测fpga的配置。拨码开关组起到改变被测电路的作用，例如，拨码开关组包含有4个0/1拨码开关，可以产生4’b0000～4’b1111共16种输出组合，即最多可以存储16种不同的筛选测试电路。在主控fpga读取拨码开关组的状态后，跳转至相应的测试状态；与此同时，主控fpga向被测fpga系统中的flash存储芯片输入特定的地址起始信息，使其输出相应的被测电路配置文件，完成对被测fpga的配置。

优选地，通过主控fpga内部的比对模块比较主控fpga运行得到的预期输出结果和被测fpga的测试输出结果是否一致，进而判断被测fpga是否运行正确，并将结果通过主控fpga系统中的测试状态指示灯进行输出，完成对被测fpga的测试。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。