CN103217618A - 一种测试fpga开发板的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种测试FPGA开发板的装置和方法，包括：LED灯板，每一个LED灯的负端接地，连接一个对应的LED管脚，LED灯在对应的LED管脚处于高电位时点亮；LED管脚，用于与FPGA开发板中高速座的通信管脚电连接，其中，高速座的通信管脚与FPGA芯片的功能管脚对应电连接；测试单元，与FPGA开发板的JTAG口连接，用于设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律，根据与功能管脚和通信管脚对应的LED灯的亮灭得到功能管脚和通信管脚的导通情形。当功能管脚根据导通规律在高电位与低电位之间切换时，LED灯板中对应于功能管脚的LED灯会点亮或灭掉，完成对该处功能管脚/通信管脚是否接触良好的检测。

Description

一种测试FPGA开发板的装置和方法

技术领域

本发明涉及测试FPGA的技术，特别是指一种测试FPGA开发板的装置和方法。

背景技术

现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)开发板中包括两个FPGA芯片，每一个FPGA芯片通常具有4个单连座，两个FPGA芯片之间还可以通过4个互连座进行通信。

现有技术存在如下问题：FPGA开发板中的管脚密集，间距小，非常容易出现焊接不良，而且FPGA开发板的金属弹片经过一段时间后会出现氧化，接触不良，影响整个FPGA开发板的功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测试FPGA开发板的装置和方法，用于解决现有技术中，FPGA开发板中的管脚密集且间距小，容易出现焊接不良或者接触不良的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种测试FPGA开发板的装置，FPGA开发板包括FPGA芯片，装置包括：LED灯板，包括多个LED灯，每一个LED灯的负端接地，且连接一个对应的LED管脚，LED灯在对应的LED管脚处于高电位时点亮；其中，LED管脚，用于与FPGA开发板中高速座的通信管脚电连接，其中，高速座的通信管脚与FPGA芯片的功能管脚对应电连接；测试单元，与FPGA开发板的JTAG口连接，用于设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律，根据与所述功能管脚和通信管脚对应的LED灯的亮灭得到功能管脚和通信管脚的导通情形。

所述的装置中，LED灯板包括至少一个LED区域；每一个LED区域中，LED管脚的排列与高速座中对应的待测试区域中通信管脚的排列一致。

所述的装置中，测试单元包括：第一测试模块，用于设置所有的功能管脚为高电位；或者，设置位于FPGA芯片的第一侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的功能管脚为低电位；第二测试模块，用于设置位于FPGA芯片的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

所述的装置中，所述测试单元，还用于测试级联的两块FPGA开发板时，与第二FPGA开发板的JTAG口连接，第二FPGA开发板的上方包括第一FPGA开发板，第一FPGA开发板通过互连座与第二FPGA开发板级联形成互连FPGA开发板；LED灯板，与第一FPGA开发板的高速座连接。

所述的装置中，测试单元还包括：第三测试模块，用于设置第二FPGA开发板的所有的功能管脚为高电位；或者，设置第二FPGA开发板的位于FPGA芯片的第一侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的功能管脚为低电位；第四测试模块，用于设置第二FPGA开发板的位于FPGA芯片的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

所述的装置中，测试单元包括：第一测试结果判定模块，与第一测试模块连接，用于当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯不亮时，判定该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有断路，当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯闪烁时，判定该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有虚焊，第二测试结果判定模块，与第二测试模块连接，用于当相邻的功能管脚对应的LED灯始终点亮时，判定所述相邻的功能管脚处，或者与该功能管脚连接的相邻的通信管脚处有短路。

一种测试FPGA开发板的方法，FPGA开发板包括FPGA芯片，方法包括：在LED灯板中，设置每一个LED管脚连接一个对应的LED灯，全部LED灯的负端接地，LED灯在对应的LED管脚处于高电位时点亮；设置LED管脚的排列与FPGA开发板中高速座的通信管脚的排列一致，支持与通信管脚实现电连接；将高速座的通信管脚与FPGA芯片的功能管脚对应电连接；通过FPGA开发板的JTAG口设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律。

所述的方法中，将第一FPGA开发板设置于第二FPGA开发板的上方，并通过互连座与第二FPGA开发板级联，形成互连FPGA开发板。

所述的方法中，通过FPGA开发板的JTAG口设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律，具体包括：在第一测试场景中，设置所有的功能管脚为高电位；或者，在第二测试场景中，设置位于FPGA芯片的第一侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的功能管脚为低电位；或者，在第三测试场景中，设置位于FPGA芯片的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

所述的方法中，在第一测试场景或者第二测试场景中，当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯不亮时，该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有断路，当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯闪烁时，该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有虚焊，在第三测试场景中，当相邻的功能管脚对应的LED灯始终点亮时，所述相邻的功能管脚处，或者与该功能管脚连接的相邻的通信管脚处有短路。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：LED灯板中LED管脚的排列与FPGA开发板中的通信管脚的排列一致，保证了能够对高速座的所有通信管脚进行测试，又通信管脚与FPGA芯片的功能管脚是一一对应的，当功能管脚根据导通规律在高电位与低电位之间切换时，LED灯板中对应于功能管脚的LED灯会点亮或灭掉，完成了对该处功能管脚/通信管脚是否接触良好的检测。

附图说明

图1表示一种测试FPGA开发板的装置的结构示意图；

图2表示LED灯板与LED灯连接的结构示意图；

图3表示FPGA开发板中两个FPGA芯片通过互连座级联的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供一种测试FPGA开发板的装置，如图1所示，FPGA开发板包括FPGA芯片，

装置包括：

LED灯板，包括多个LED管脚，每一个LED管脚连接一个对应的LED灯，全部LED灯的负端接地，LED灯在对应的LED管脚处于高电位时点亮；

LED管脚的排列与FPGA开发板中高速座的通信管脚的排列一致，支持与通信管脚实现电连接；

高速座的通信管脚与FPGA芯片的功能管脚对应电连接；

测试单元，与FPGA开发板的联合测试行动小组(JTAG，联合测试行动小组)口连接，用于设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律。

应用所提供的技术，LED灯板中LED管脚的排列与FPGA开发板中的通信管脚的排列一致，保证了能够对高速座的所有通信管脚进行测试，又通信管脚与FPGA芯片的功能管脚是一一对应的，当功能管脚根据导通规律在高电位与低电位之间切换时，LED灯板中对应于功能管脚的LED灯会点亮或灭掉，完成了对该处功能管脚/通信管脚是否接触良好的检测。

每块待测的FPGA开发板上有两颗FPGA芯片，测试两颗FPGA芯片的功能管脚的方式有两种：

采用单连座，与一颗FPGA芯片相连，挨个测试单连座的各个通信管脚；

采用互连座，分别与两颗FPGA芯片(FPGA1和FPGA2)相连，这时需要分时测试。

单连座和互连座统称为高速座，即，高速座包括单连座和互连座。

如图1所示，FPGA板上的单连座和互连座均有120个通信管脚。LED灯板具有一个包含120个LED管脚的母头，母头可以插在单连座或互连座上；母头的每个LED管脚均电连接一个LED灯，LED灯通过电阻接地，当FPGA板上一个管脚的信号置高时，由于LED管脚与通信管脚是电连接的，因此与该通信管脚通过LED管脚相连的LED灯会点亮。

分时测试过程中-测试单元通过FPGA1执行测试时，FPGA2断开控制，然后断开FPGA1，测试单元通过FPGA2执行测试，这是一个最简的测试系统，即一个双FPGA芯片的FPGA开发板+一个LED灯板，能够将FPGA1和FPGA2通过互连座同时测试，若测试的结果表示正常，则表示两颗FPGA能够正常互连并工作。

在一个优选实施例中，LED灯板包括至少一个LED区域，高速座中包括至少一个待测试区域；每一个LED区域中，LED管脚的排列与对应的待测试区域中管脚的排列一致。

LED灯板中，LED区域的数目应用与FPGA开发板中划分的待测试区域的数目相符。不失一般性，将FPGA芯片的功能管脚分为三个部分，对应地，高速座也需要划分为三个待测试区域，每一个待测试区域中包含若干个通信管脚，这些通信管脚与FPGA芯片的功能管脚是一一对应的；LED灯板也相应的包括三个LED区域，可以分别称为：第一灯座、第二灯座和第三灯座。

一个LED区域中，LED管脚的排列与对应的待测试区域中通信管脚的排列应当是一致的，又由于这些通信管脚与FPGA芯片的功能管脚是一一对应的，因此，实际上是同时测试了功能管脚和通信管脚的状态。

测试单元用于存放控制代码，在控制代码中设置各个功能管脚的导通规律，通常，在控制代码中设置1代表高电位，设置0代表低电位；

导通规律包括：在一个测试周期内，在前半个周期，设置FPGA开发板中一部分或者全部的功能管脚为高电位，并在后半个周期，设置FPGA开发板中一部分或者全部的功能管脚为低电位，反之也然；

进一步地，在前半个周期，规律性的设置FPGA开发板中第一部分的功能管脚为高电位，此时，剩余的第二部分功能管脚为低电位，并在后半个周期，规律性的设置FPGA开发板中第一部分的功能管脚为低电位，此时，剩余的第二部分功能管脚为低电位。

测试单元与FPGA开发板的JTAG口连接，包括不同的测试模块。

在一个优选实施例中，测试单元包括：

第一测试模块，用于设置所有的功能管脚为高电位；或者，设置位于FPGA芯片的第一侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的功能管脚为低电位；

第二测试模块，用于设置位于FPGA芯片的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

若LED灯板中包括多个LED区域，高速座中包括对应数目多个待测试区域，则FPGA芯片对应着同样数目个功能管脚测试区。

则第一测试模块，具体用于设置功能管脚测试区中所有的功能管脚为高电位；或者，设置功能管脚测试区中位于FPGA芯片的第一侧的所有的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的所有的功能管脚为低电位；或者，设置位于FPGA芯片的第二侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第一侧的功能管脚为低电位。

第二测试模块，具体用于设置功能管脚测试区中位于FPGA芯片的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

采用第一测试模块，可以检测FPGA开发板的断路或者虚焊问题，若FPGA开发板存在断路的通信管脚/功能管脚，则无论给予高电位或者低电位，对应的LED灯均不会点亮。若FPGA开发板存在虚焊的通信管脚/功能管脚，则对应的LED灯在通信管脚/功能管脚处于高电位时会出现闪烁。

第一测试模向所有的功能管脚同时写入高电位或低电位，若FPGA开发板没有任何故障，LED灯板上所有灯应当在同时处于高电位时同时点亮，以及在同时处于低电位时同时灭。

或者，第一测试模块向第一侧的所有的功能管脚同时写入高电位，LED灯板上与第一侧对应的所有LED灯应当在同时处于高电位时同时点亮，与此同时，第一测试模块还需要向第二侧的所有的功能管脚同时写入低电位，LED灯板上与第二侧对应的所有LED灯应当在同时处于低电位时同时灭。

FPGA开发板中，相邻的功能管脚有可能短路，此时若仍然采用第一测试模块，则因为所有的LED灯同时点亮和灭，无法发现短路故障，因此需要采用第二测试模块，周期性切换每个功能管脚的电位，以此判断FPGA开发板是否存在功能管脚间短路。

通常短路的功能管脚发生在同侧相邻的功能管脚之间，因此第二测试模块中将同侧相邻的功能管脚置为不同的电位既可，例如，如图2所示，当功能管脚01为”1”(表示高电位)时，同侧相邻的功能管脚03置为”0”(表示低电位)。

在LED灯板上，测试开始后，若FPGA开发板没有短路缺陷和断路缺陷，功能管脚01和功能管脚03对应的LED灯应当是时刻一亮一灭。同侧的LED灯会交替亮灭，此时，周期性的将功能管脚的电位改变为相反状态，则每个LED灯都会出现亮灭交替，即原来点亮的LED灯会灭，原来灭掉的LED灯会点亮。

如图2所示，若FPGA开发板没有短路缺陷，功能管脚01和功能管脚03对应的LED灯应当是一亮一灭，当功能管脚01和功能管脚03之间短路时，两者的电位是时刻相同的，若任意一个功能管脚处于高电位，这时会发现两个功能管脚同时亮，而当这两个功能管脚状态反转时，因始终有一个功能管脚处于高电位，因此两个LED灯也始终点亮。

如图2所示，当这两个功能管脚-功能管脚01或者功能管脚03断路时，断路的功能管脚对应的LED灯一直不亮。采用第一测试模块同样也可以检测到断路。

上述实施例以功能管脚为例，描述了检测功能管脚是否存在焊接缺陷的工作原理，同理，由于高速座的通信管脚与FPGA芯片的功能管脚是一一对应的，因此实际上，检测高速座的通信管脚是否存在焊接缺陷的工作原理与

在测试扩展的FPGA开发板的过程中，将多个FPGA开发板进行级联后，采用一个LED灯板测试两个FPGA开发板之间的互连座在连接时的导通情况，这一测试模式的前提是每层的FPGA开发板均完成了最小系统测试。

以两层的FPGA开发板为例：将LED灯板放在顶层的FPGA开发板的互连座上，采用底层的FPGA开发板控制互连座处的电位，观测LED灯板的情况。

在一个优选实施例中，如图3所示，第一FPGA开发板位于第二FPGA开发板的上方，通过互连座与第二FPGA开发板级联形成互连FPGA开发板；

LED灯板，与第一FPGA开发板的高速座连接；

所述测试单元，与第二FPGA开发板的JTAG口连接。

通过互连座将第一FPGA开发板和第二FPGA开发板进行级联，将测试LED灯板放在第一FPGA开发板之上，通过下层的第一FPGA开发板控制互连FPGA开发板。

在一个优选实施例中，测试单元还包括：

第三测试模块，用于设置第二FPGA开发板的所有的功能管脚为高电位；或者，设置第二FPGA开发板的位于FPGA芯片的第一侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的功能管脚为低电位；

第四测试模块，用于设置第二FPGA开发板的位于FPGA芯片的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

观测LED灯板的情况，LED灯出现的不正常现象表明存在连接/焊接故障，需要检测对应的高速座是否有老化、损坏或者接触不紧密的情况。

本发明实施例提供一种测试FPGA开发板的方法，FPGA开发板包括FPGA芯片，

方法包括：

在LED灯板中，设置每一个LED管脚连接一个对应的LED灯，全部LED灯的负端接地，LED灯在对应的LED管脚处于高电位时点亮；

设置LED管脚的排列与FPGA开发板中高速座的通信管脚的排列一致，支持与通信管脚实现电连接；

将高速座的通信管脚与FPGA芯片的功能管脚对应电连接；

通过FPGA开发板的JTAG口设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律。

在LED灯板中，设置每一个LED管脚有一个对应的LED灯，全部LED灯的负端接地，其中，每一个LED灯在对应的LED管脚处于高电位时点亮；

设置LED管脚的排列与FPGA开发板中高速座的通信管脚的排列一致，支持与通信管脚实现电连接；

将高速座的通信管脚与FPGA芯片的功能管脚对应电连接；

通过FPGA开发板的JTAG口设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律。

在一个优选实施例中，将第一FPGA开发板设置于第二FPGA开发板的上方，并通过互连座与第二FPGA开发板级联，形成互连FPGA开发板。

在一个优选实施例中，通过FPGA开发板的JTAG口设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律，具体包括：

在第一测试场景中，设置所有的功能管脚为高电位；

或者，在第二测试场景中，设置位于高速座的第一侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的功能管脚为低电位；

或者，在第三测试场景中，设置位于高速座的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

在一个优选实施例中，在第一测试场景或者第二测试场景中，当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯不亮时，该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有断路，

当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯闪烁时，该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有虚焊，

在第三测试场景中，当相邻的功能管脚对应的LED灯始终点亮时，所述相邻的功能管脚处，或者与该功能管脚连接的相邻的通信管脚处有短路。

采用本方案之后的优势是：采用一个包含LED灯板的简单装置，LED灯板中LED管脚的排列与FPGA开发板中的通信管脚的排列一致，保证了能够对高速座的所有通信管脚进行测试，又通信管脚与FPGA芯片的功能管脚是一一对应的，当功能管脚根据导通规律在高电位与低电位之间切换时，LED灯板中对应于功能管脚的LED灯会点亮或灭掉，能测试出FPGA开发板可能出现的硬件连接故障，成本低，反映直观，操作简便。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种测试FPGA开发板的装置，其特征在于，FPGA开发板包括FPGA芯片，

装置包括：

LED灯板，包括多个LED灯，每一个LED灯的负端接地，且连接一个对应的LED管脚，LED灯在对应的LED管脚处于高电位时点亮；

其中，LED管脚，用于与FPGA开发板中高速座的通信管脚电连接，其中，高速座的通信管脚与FPGA芯片的功能管脚对应电连接；

测试单元，与FPGA开发板的JTAG口连接，用于设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律，根据与所述功能管脚和通信管脚对应的LED灯的亮灭得到功能管脚和通信管脚的导通情形。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，LED灯板包括至少一个LED区域；

每一个LED区域中，LED管脚的排列与高速座中对应的待测试区域中通信管脚的排列一致。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，测试单元包括：

第一测试模块，用于设置所有的功能管脚为高电位；或者，设置位于FPGA芯片的第一侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的功能管脚为低电位；

第二测试模块，用于设置位于FPGA芯片的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述测试单元，还用于测试级联的两块FPGA开发板时，与第二FPGA开发板的JTAG口连接，第二FPGA开发板的上方包括第一FPGA开发板，第一FPGA开发板通过互连座与第二FPGA开发板级联形成互连FPGA开发板；

LED灯板，与第一FPGA开发板的高速座连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，测试单元还包括：

第三测试模块，用于设置第二FPGA开发板的所有的功能管脚为高电位；或者，设置第二FPGA开发板的位于FPGA芯片的第一侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的功能管脚为低电位；

第四测试模块，用于设置第二FPGA开发板的位于FPGA芯片的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，测试单元包括：

第一测试结果判定模块，与第一测试模块连接，用于当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯不亮时，判定该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有断路，

当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯闪烁时，判定该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有虚焊，

第二测试结果判定模块，与第二测试模块连接，用于当相邻的功能管脚对应的LED灯始终点亮时，判定所述相邻的功能管脚处，或者与该功能管脚连接的相邻的通信管脚处有短路。

7.一种测试FPGA开发板的方法，其特征在于，FPGA开发板包括FPGA芯片，

方法包括：

在LED灯板中，设置每一个LED管脚连接一个对应的LED灯，全部LED灯的负端接地，LED灯在对应的LED管脚处于高电位时点亮；

设置LED管脚的排列与FPGA开发板中高速座的通信管脚的排列一致，支持与通信管脚实现电连接；

将高速座的通信管脚与FPGA芯片的功能管脚对应电连接；

通过FPGA开发板的JTAG口设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

将第一FPGA开发板设置于第二FPGA开发板的上方，并通过互连座与第二FPGA开发板级联，形成互连FPGA开发板。

9.根据权利要求7或者8所述的方法，其特征在于，通过FPGA开发板的JTAG口设置FPGA芯片的各个功能管脚的导通规律，具体包括：

在第一测试场景中，设置所有的功能管脚为高电位；

或者，在第二测试场景中，设置位于FPGA芯片的第一侧的功能管脚为高电位，同时，设置位于第二侧的功能管脚为低电位；

或者，在第三测试场景中，设置位于FPGA芯片的同一侧的相邻的功能管脚的电位相异。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

在第一测试场景或者第二测试场景中，当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯不亮时，该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有断路，

当功能管脚处于高电位，且对应的LED灯闪烁时，该功能管脚处，或者与该功能管脚连接的通信管脚处有虚焊，

在第三测试场景中，当相邻的功能管脚对应的LED灯始终点亮时，所述相邻的功能管脚处，或者与该功能管脚连接的相邻的通信管脚处有短路。

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