CN102332306A - 基于ieee 1500的嵌入式sram存储器测试结构及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构及测试方法。该测试结构结合了嵌入式核测试标准IEEE 1500和内建自测试（BIST）的方法。嵌入式SRAM测试结构由嵌入式SRAM的测试壳封装与SRAM测试控制器两部分构成。测试封装壳解决了嵌入式SRAM的测试访问、测试隔离和测试的控制问题。SRAM测试控制器根据测试算法生成测试激励数据、控制封装壳Wrapper、进行响应分析、输出测试结果。应用该测试结构及测试方法，能够检测出嵌入式SRAM存储器存在的故障，有利于嵌入式SRAM存储器的测试复用，可以有效的提高SoC的集成效率。

Description

基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构及测试方法

技术领域

 本发明涉及SoC芯片中嵌入式SRAM的测试结构及测试方法。

背景技术

目前公知的嵌入式SRAM的测试大多采用内建自测试方法，这种方法可以实现存储器故障的检测，但是现有的方法并不能有效的解决嵌入式SRAM的测试复用问题。由于没有一个规范统一的测试结构，不同的SoC设计者对SRAM内建自测试的具体结构各有不同，系统的设计效率受到很大的影响。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，在充分研究IEEE 1500标准与内建自测试(BIST)的基础上，提出一种可进行测试复用的SoC中SRAM型存储器的测试结构和测试方法。

基于IEEE 1500标准的嵌入式SRAM测试的基本结构包括：访问、控制以及隔离（如图1所示）。测试访问机制是指从嵌入式SRAM的输入端施加测试激励信号，并从嵌入式SRAM的输出端得到测试响应。嵌入式SRAM测试中的控制指的是启动和停止测试功能的模块。隔离指的是电气上将嵌入式SRAM的输入与输出端口与连接这些端口的芯片电路或者其他的核进行分离，从而避免测试对其他核或者用户自定义逻辑产生副作用，同时也保护了该核在邻近电路测试时不受影响。各主要部件简要说明如下：

A.                        测试源和测试收集, 测试源的功能是为测试核提供测试时所需要的激励，而测试收集的功能是获取测试核的测试响应。将测试源数据与测试收集数据进行比较即可判断检测结果。

B.                         测试访问机制，测试访问机制的功能是传输测试的数据，包括将测试激励从测试源传送至测试核，同时将测试核的测试响应从测试壳中传送至测试收集；

C.                           测试壳，测试壳是测试核与核周边电路的一个接口，主要起到被测核与测试访问机制和其他电路的切换作用，通过测试壳，测试的访问机制以及其他部分才能访问嵌入式SRAM测试核的内部。

基于上述基本原理结构，本发明提供一种基于IEEE 1500的SoC中嵌入式SRAM存储器的测试结构，包括BIST测试控制器和嵌入式SRAM封装的基于IEEE 1500标准的测试壳。测试壳接收BIST测试控制器送来的控制信号、指令信号、测试地址数据、测试激励数据，并将测试响应数据输出到BIST测试控制器；测试壳Wrapper围绕着被测嵌入式SRAM，测试壳中的各组成单元符合IEEE 1500标准功能描述。

所述测试壳Wrapper围绕着被测嵌入式SRAM，解决了嵌入式SoC的测试访问、测试控制和观察机制等测试问题。测试壳主要包括有5个部分：边界寄存器WBR、旁路寄存器WBY、指令寄存器WIR、串行访问接口WSI和WSO、控制接口WIP。其中：

WBR提供测试数据从Wrapper接口端进入嵌入式SRAM内部I/O端口的访问路径，WBR用来响应WIR的相关指令。WBR的操作包括移位、捕获以及更新等功能，可以实现嵌入式SRAM的隔离，测试核输入的可控性与输出的可观性。根据WBR要完成的操作，WBR由下述数据端口组成：功能输入端口FI，功能输出端口FO，测试输入端口TI，测试输出端口TO。

所述BIST测试控制器主要含有完成控制逻辑、测试数据生成、测试响应分析功能模块。控制逻辑用来启动和停止测试，并对Wrapper的接口WIP进行控制和管理，测试数据生成包括地址、读写以及测试激励数据并输入到测试壳Wrapper，测试响应分析对测试的响应进行收集，对结果进行分析并判断SRAM是否存在故障；测试控制器包括算法状态机模块、指令数据模块、读写信号模块、地址数据模块、输入缓存模块、输出缓存模块、控制信号模块、结果比较模块；算法状态机模块与指令数据模块、读写信号模块、地址数据模块、控制信号模块、结果比较模块相连，并控制其工作状态，读写信号模块与输出缓存模块相连，控制输出缓存模块的读写状态，指令数据模块与输出缓存模块相连，通过输出缓存模块向测试壳输出测试指令，地址数据模块与输出缓存模块相连，地址数据模块产生的测试地址数据通过输出缓存模块输出到测试壳，数据背景模块与输出缓存模块相连，数据背景模块产生的测试激励数据和指令信号通过输出缓存模块输出到测试壳，输出缓存模块的数据输出端WSO与测试壳的数据输入端WSI相连，控制信号模块与测试壳相连，输出控制信号，输入缓存模块的数据输入端WSI与测试壳的数据输出端WSO相连，接收测试响应信号，输入缓存模块与结果比较模块相连，将接收到的测试响应数据输出到结果比较器，数据背景模块与结果比较模块相连，将生成的测试激励数据输出到结果比较模块，结果比较模块将测试激励数据与测试响应数据进行比较，并输出比较结果。

本发明相应地提供了一种基于IEEE 1500的SoC中嵌入式SRAM存储器故障的测试方法，该方法通过上述基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构实现，包括以下步骤：

A．进行工作模式选择，根据状态模式选择信号选择工作模式，其值为00，则嵌入式SRAM工作于正常模式；其值为01，则嵌入式SRAM工作于旁路模式；其值为11，则嵌入式SRAM工作于测试模式；

B．开始信号为1时，开始进行SRAM的故障检测；

C．BIST测试控制器根据测试算法，生成测试激励数据，并将测试激励数据通过测试壳Wrapper送入SRAM中。

D．测试控制器通过测试壳Wrapper取得从SRAM返回的测试响应数据；

E．测试控制器将测试激励数据和测试响应数据进行比较，得出比较结果；

F．比较结果如果是测试激励数据与测试响应数据不相同，则报错，并结束测试；如果相等，则根据测试算法重复C、D、E步骤，直到测试完成。

设计嵌入式SRAM测试结构所用到的机器设备包括计算机、示波器、逻辑分析仪、FPGA开发板等，为现有技术。

以嵌入式SRAM为测试对象，对测试结构进行功能验证，验证结果如表1所示。验证结果表明，基于IEEE 1500的嵌入式SRAM测试结构能够准确的检测出存储器存在的故障，采用SRAM规范化的测试结构可以实现存储器的测试复用，提高SoC集成与测试的效率。

表1：基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器验证内容及结果

序号	验证内容	验证结果
			1	正常模式	通过
3	无故障	通过
			4	呆滞1故障	通过
5	呆滞0故障	通过
			6	地址译码故障	通过
7	转换故障	通过
			8	桥接故障	通过

本发明的优点一是根据IEEE 1500标准中功能描述设计了Wrapper中各组成单元，解决了嵌入式SRAM的测试访问、测试隔离和测试的控制问题。由于Wrapper具有规范性，就使得不同类型的嵌入式SRAM从测试集成的角度来看是同构的，这样所有的SRAM测试都能用相同的方法测试，就实现了测试结构的复用。二是设计了相应的BIST测试控制器，该控制器根据测试算法生成测试激励数据、控制封装壳Wrapper、进行响应分析、输出测试结果。应用该测试结构及测试方法，能够检测出嵌入式SRAM存储器存在故障，有利于嵌入式SRAM存储器的测试复用，可以有效的提高SoC的集成效率。

由上可知，SoC中不同类型的嵌入式SRAM存储器都可以按照本发明中SRAM测试壳的封装实例进行封装。这样，SoC存储器的使用者在进行测试时将更加方便，测试集成和测试复用将更有效。在进行不同类型嵌入式SRAM存储器测试时，只要进行测试算法的改动，而不必对Wrapper和控制器的接口功能进行改动。通过嵌入式SRAM封装的Wrapper与SRAM测试控制器就能很方便的完成不同类型SRAM的故障测试，有利于存储器测试结构的规范化以及存储器核的测试复用。

附图说明

图1为本发明嵌入式SRAM测试基本原理示意图； 

图2为本发明基于IEEE 1500 的嵌入式SRAM存储器测试结构连接示意图；

图3为本发明SRAM封装测试壳Wrapper结构示意图；

图4为本发明BIST测试控制器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图2所示，一种基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构，包括BIST测试控制器和嵌入式SRAM封装的基于IEEE 1500标准的测试壳，测试壳接收BIST测试控制器送来的控制信号、指令信号、测试地址数据、测试激励数据，并将测试 响应 数据输出到BIST测试控制器，测试壳Wrapper围绕着被测嵌入式SRAM，测试壳中的各组成单元符合IEEE 1500标准功能描述；BIST测试控制器有时钟信号，状态模式控制信号端口，测试控制器的对测试壳Wrapper的控制信号输出端口连接至与测试壳的相应端口；测试壳的数据输出端口WSO与测试壳的数据接收端口连接；测试壳的数据输入端口WSI与测试壳的数据输出端口连接。

如图3所示，所述测试壳Wrapper包括：边界寄存器WBR、旁路寄存器WBY、指令寄存器WIR、控制接口WIP、数据输入端口WSI、数据输出端口WSO等；边界寄存器WBR上的各分为两组，一组WBR_in的并行输出端分别与SRAM的数据输入端、地址数据输入端、读写使能信号输入端相连，另一组WBR_out的并行输入端与与SARM的数据输出端相连，边界寄存器WBR控制信号端与指令寄存器WIR相连，控制接口WIP的控制信号输出端与指令寄存器WIR相连。旁路寄存器WBY被连接在WSI和WSO之间，提供一个旁路的路径以使测试数据快速通过测试壳，可以有效的缩短扫描的路径。

如图4所示，所述BIST测试控制器包括：算法状态机模块、指令数据模块、读写信号模块、地址数据模块、输入缓存模块、输出缓存模块、控制信号模块、结果比较模块；算法状态机模块与指令数据模块、读写信号模块、地址数据模块、控制信号模块、结果比较模块相连，并控制其工作状态，读写信号模块与输出缓存模块相连，控制输出缓存模块的读写状态，指令数据模块与输出缓存模块相连，通过输出缓存模块向测试壳输出测试指令，地址数据模块与输出缓存模块相连，地址数据模块产生的测试地址数据通过输出缓存模块输出到测试壳，数据背景模块与输出缓存模块相连，数据背景模块产生的测试激励数据和指令信号通过输出缓存模块输出到测试壳，输出缓存模块的数据输出端WSO与测试壳的数据输入端WSI相连，控制信号模块与测试壳相连，输出控制信号，输入缓存模块的数据输入端WSI与测试壳的数据输出端WSO相连，接收测试响应信号，输入缓存模块与结果比较模块相连，将接收到的测试响应数据输出到结果比较器，数据背景模块与结果比较模块相连，将生成的测试激励数据输出到结果比较模块，结果比较模块将测试激励数据与测试响应数据进行比较，并输出比较结果。

根据图2、图3和图4，一种基于IEEE 1500标准的嵌入式SRAM存储器测试方法，在算法状态机模块的控制下，其工作过程如下：

A．进行工作模式选择，根据状态模式选择信号选择工作模式，其值为00，则嵌入式SRAM工作于正常模式；其值为01，则嵌入式SRAM工作于旁路模式；其值为11，则嵌入式SRAM工作于测试模式；

B．开始信号为1时，开始进行SRAM的故障检测；

C．BIST测试控制器根据测试算法，生成测试激励数据，并将测试激励数据通过测试壳Wrapper送入SRAM中。

D．测试控制器通过测试壳Wrapper取得从SRAM返回的测试响应数据；

E．测试控制器将测试激励数据和测试响应数据进行比较，得出比较结果；

F．比较结果如果是测试激励数据与测试响应数据不相同，则报错，并结束测试；如果相等，则根据测试算法重复C、D、E步骤，直到测试完成。

优选的，指令信号生成、传输、和指令译码的步骤：由算法状态机模块控制指令数据模块生成指令数据，指令数据送入输出缓存模块，输出缓存模块将指令数据送入指令寄存器，指令寄存器对指令数据进行指令译码，生成指令信号；由指令信号控制测试壳接收测试控制器送来的测试激励数据、地址数据、SRAM读写信号，并控制测试壳将SRAM生成的测试响应数据传送到测试控制器。

优选的，地址数据生成、传输的步骤：由地址数据生成模块生成地址数据，地址数据送入输出缓存模块，输出缓存模块通过缓冲器将地址数据串行送入边界寄存器，边界寄存器将地址数据送入SRAM。

优选的，测试激励数据生成、传输的步骤：由数据背景模块生成生成测试激励数据，测试激励数据送入输出缓存模块，输出缓存模块通过缓冲器将测试激励数据串行送入边界寄存器，边界寄存器将测试激励数据送入SRAM。

优选的，包括测试响应数据取得和传输的步骤：将SRAM中生成的测试响应数据通过缓冲器传输到输入缓存模块，结果比较模块从输入缓存器取得测试响应数。

优选的，包括旁路寄存器工作的步骤：在不需要对当前嵌入式SRAM进行测试时，BIST测试控制器Mode0、Mode1的值为01，嵌入式SRAM处于旁路工作模式，BIST控制器生成的测试数据不再通过WBR，测试数据选择WBY作为通过的路径。

Claims (13)

1.一种基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构，包括BIST测试控制器，其特征是：还包括嵌入式SRAM封装的基于IEEE 1500标准的测试壳Wrapper；所述测试壳接收BIST测试控制器送来的控制信号、指令信号、测试地址数据、测试激励数据，并将测试响应数据输出到BIST测试控制器，测试壳Wrapper围绕着被测嵌入式SRAM，测试壳中的各组成单元符合IEEE 1500标准功能描述。

2.根据权利要求1所述的一种基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构，其特征是：所述测试壳Wrapper包括：边界寄存器WBR、旁路寄存器WBY、指令寄存器WIR、控制接口WIP、数据输入端口WSI、数据输出端口WSO等；边界寄存器WBR上的各分为两组，一组WBR_in的并行输出端分别与SRAM的数据输入端、地址数据输入端、读写使能信号输入端相连，另一组WBR_out的并行输入端与SARM的数据输出端相连，边界寄存器WBR的时钟信号输入端、移位使能信号端、并行使能信号端与指令寄存器WIR相连，控制接口WIP的控制信号输出端与指令寄存器WIR相连；旁路寄存器WBY被连接在WSI和WSO之间，提供一个旁路的路径以使测试数据快速通过测试壳，可以有效的缩短扫描的路径。

3.根据权利要求1所述的一种基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构，其特征是：所述BIST测试控制器包括：算法状态机模块、指令数据模块、读写信号模块、地址数据模块、输入缓存模块、输出缓存模块、控制信号模块、结果比较模块；算法状态机模块与指令数据模块、读写信号模块、地址数据模块、控制信号模块、结果比较模块相连，并控制其工作状态，读写信号模块与输出缓存模块相连，控制输出缓存模块的读写状态，指令数据模块与输出缓存模块相连，通过输出缓存模块向测试壳输出测试指令，地址数据模块与输出缓存模块相连，地址数据模块产生的测试地址数据通过输出缓存模块输出到测试壳，数据背景模块与输出缓存模块相连，数据背景模块产生的测试激励数据和指令信号通过输出缓存模块输出到测试壳，输出缓存模块的数据输出端WSO与测试壳的数据输入端WSI相连，控制信号模块与测试壳相连，输出控制信号，输入缓存模块的数据输入端WSI与测试壳的数据输出端WSO相连，接收测试响应信号，输入缓存模块与结果比较模块相连，将接收到的测试响应数据输出到结果比较器，数据背景模块与结果比较模块相连，将生成的测试激励数据输出到结果比较模块，结果比较模块将测试激励数据与测试响应数据进行比较，并输出比较结果。

4.根据权利要求1所述的一种基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构，其特征是：包括有时钟信号、状态模式控制信号、对测试壳控制信号、测试结果信号输出端信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构，其特征是：所述状态模式控制信号输入端可输入正常模式、测试模式和旁路模式三种测试模式信号。

6.一种基于IEEE 1500标准的嵌入式SRAM存储器测试方法，其特征是，此方法通过一种基于IEEE 1500的嵌入式SRAM存储器测试结构实现，包括以下步骤：

（1）进行工作模式选择，根据状态模式选择信号选择工作模式，其值为00，则嵌入式SRAM工作于正常模式；其值为01，则嵌入式SRAM工作于旁路模式；其值为11，则嵌入式SRAM工作于测试模式；

（2）开始信号为1时，开始进行SRAM的故障检测；

（3）测试控制器根据测试算法，生成测试激励数据，并将测试激励数据通过测试壳Wrapper送入SRAM中；

（4）测试控制器通过测试壳Wrapper取得从SRAM返回的测试响应数据；

（5）测试控制器将测试激励数据和测试响应数据进行比较，得出比较结果；

（6）比较结果如果是测试激励数据与测试响应数据不相同，则报错，并结束测试；如果相等，则根据测试算法重复步骤（3）、（4）、（5），直到测试完成。

7.根据根据权利要求6所述的测试方法，其特征是，其中的步骤是在算法状态模块的控制下进行的。

8.根据根据权利要求6所述的测试方法，其特征是：进一步包括指令信号生成、传输、和指令译码的步骤：

由数据背景模块生成指令数据，指令数据送入输出缓存模块，输出缓存模块将指令数据送入指令寄存器，指令寄存器对指令数据进行指令译码，生成指令信号，指令信号包括缓冲器片选信号、SRAM读使能信号、SRAM写使能信号、边界寄存器时钟信号、边界寄存器移位信号、边界寄存器并行输出信号；由指令信号控制测试壳接收测试控制器送来的测试激励数据、地址数据、SRAM读写信号，并控制测试壳将SRAM生成的测试响应数据传送到测试控制器。

9.根据根据权利要求6所述的测试方法，其特征是：进一步包括地址数据生成、传输的步骤：

由地址数据生成模块生成地址数据，地址数据送入输出缓存模块，输出缓存模块通过缓冲器将地址数据串行送入边界寄存器，边界寄存器将地址数据送入SRAM。

10.根据根据权利要求6所述的测试方法，其特征是：进一步包括测试激励数据生成、传输的步骤：

由数据背景模块生成生成测试激励数据，测试激励数据送入输出缓存模块，输出缓存模块通过缓冲器将测试激励数据串行送入边界寄存器，边界寄存器将测试激励数据送入SRAM。

11.根据根据权利要求6所述的测试方法，其特征是：进一步包括测试响应数据取得和传输的步骤：

将SRAM中生成的测试响应数据通过缓冲器传输到输入缓存模块，结果比较模块从输入缓存器取得测试响应数。

12.根据根据权利要求6所述的测试方法，其特征是：进一步包括控制信号的生成、传输和控制的步骤，所述控制信号包括时钟信号WRCK、复位信号WRSTN、指令寄存器选择信号SelectWIR、捕获信号CaptureWR、移位信号ShiftWR或更新信号UpdatWR中的一种或几种信号。

13.根据根据权利要求6所述的测试方法，其特征是：进一步包括旁路寄存器工作的步骤：

在不需要对当前嵌入式SRAM进行测试时，提供一个旁路的路径以使测试数据快速通过测试壳，BIST测试控制器模式选择信号的值为01，嵌入式SRAM处于旁路工作模式，BIST控制器生成的测试数据不再通过WBR，测试数据选择WBY作为通过的路径。

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