CN104698314B - 一种sram型fpga的器件级自动化测试平台及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种FPGA器件级自动化测试平台和方法，特别是应用于Vertix‑4系列SRAM型FPGA的器件级自动化测试平台及其方法。一种应用于FPGA的器件级自动化测试平台，其特征在于包括：服务器、编程器、测试仪主机以及测试接口板；所述测试接口板包括被测FPGA和辅助硬件配置电路；所述服务器和编程器通过USB连接进行数据交换，所述服务器通过本地总线与所述测试仪主机连接进行数据交换，所述编程器通过被测FPGA的JTAG接口配置被测FPGA的程序，所述测试仪主机通过DPS电源模块为被测FPGA提供电源并测量其工作电流，通过数字通道向被测FPGA施加测试激励信号并采样测试结果。

Description

一种 SRAM 型 FPGA 的器件级自动化测试平台及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种 FPGA 器件级自动化测试平台和方法，特别是应用于宇航型号用Vertix-4 系列 SRAM 型 FPGA 的器件级自动化测试平台及其方法。

背景技术

Xilinx公司Vertix-4系列SRAM型FPGA是宇航型号大量使用的复杂器件，目前国内缺少器件级测试的方法，不具备测试实施的能力。

SRAM 型 FPGA 内部资源众多（如 IOB、CLB、BRAM、DSP、DCM 等），在测试前需要先通过专用的软件（或硬件）对 FPGA 进行配置，使其成为具有固定功能的“电路”再进行测试。

FPGA 的可编程资源通常有多种工作方式，需要进行多次的配置与测试才能达到较高的测试覆盖率。例如，可编程 BRAM 存储器可以配置成 16K×1、8K×2、512×36 等多种结构，且输入输出端口是独立设置的，每种设置方式都需要一个配置程序与测试向量来完成

测试。

单个 FPGA 的配置程序大小与其逻辑规模相关（通常为几 M 到几十 M），而一般ATE的向量存储深度有限（一般为 16M 到 128M 之间），当配置程序数量较多时会超出 ATE的存储能力。

商用 FPGA 程序下载工具只能进行单个程序的下载，无法实现多个程序的连续下载与自动化测试。

因此，为了能够有效测试 FPGA 器件，需要建立一套相应的自动化测试方法，以完成对其各项指标的测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种应用于宇航型号用FPGA 的器件级自动化测试平台及其测试方法，该方法解决了“ATE 向量存储深度有限”与“自动化测试的实现”这两个问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为 ：

一种应用于宇航型号用 FPGA 的器件级自动化测试平台，其特征在于包括 ：服务器（Server）、编程器（Programmer）、测试仪主机（Tester）以及测试接口板（DIB）；所述测试接口板包括被测 FPGA 和辅助硬件配置电路 ；

所述服务器和编程器通过 USB 连接进行数据交换，所述服务器通过本地总线（LocalBus）与所述测试仪主机连接进行数据交换，所述编程器通过被测 FPGA 的 JTAG 接口配置被测FPGA的程序，所述测试仪主机通过DPS电源模块（Device Power Supply）为被测FPGA提

供电源并测量其工作电流，通过数字通道（Digital Channel）向被测 FPGA 施加测试激励信号并采样测试结果。

一种应用于宇航型号的 FPGA 器件级自动化测试方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤（1），基于 Xilinx ISE 开发环境，通过 Verilog 或 VHDL 设计被测 FPGA的配置程序，综合实现后产生 *.bit 文件 ；

步骤（2），通过 ISE 集成的工具包转换为一个或多个 *.svf 格式的文件 ；

步骤（3），通过开发专用 Perl 软件，将 *.svf 格式的文件转换为 *vec 格式的JTAG 配置数据流，包括 TMS、TCK、TDI、TDO 四组信号 ；

步骤（4），在自动测试设备（ATE）的 IG-XL 开发环境下编写程序（VBT 后台），调用Perl程序，将 *.vec 数据通过 USB 总线下载到编程器（Programmer）中，由编程器通过JTAG 接口完成对FPGA的功能配置 ；最后调用测试仪的DPS与数字通道资源，完成对FPGA的测试并记录测试结果 ；

步骤（5），完成一项测试后重复执行所述步骤（4）的工作，直到全部测试项执行完毕。

本发明的有益效果 ：

（1）国内目前尚没有可进行 Vertix-4 系列 SRAM 型 FPGA 的器件级测试评估方法，本发明尚属首次 ；

（2）本发明通过计算机硬盘存储 FPGA 配置程序，通过 JTAG 下载电路完成对FPGA 的功能配置，解决了通用 ATE 测试向量存储空间有限的问题，且具备极高的扩展能力。

（3）本发明通过开发专用的 JTAG 下载电路与软件，并与 ATE 软件开发环境进行集成，实现了多个 FPGA 配置程序的连续下载与 ATE 的自动化测试，且配置程序的数量可以灵活增减 ；

（4）本发明通过开发 FPGA 配置程序及测试程序，可实现对器件手册中全部电参数以及器件全部逻辑资源的测试。

（5）本发明结合软件仿真与测试向量转换技术，可实现特殊用户对于 FPGA 器件编程后电参数特性与功能的测试验证需求。

附图说明

图 1 为本发明的测试平台硬件结构图 ；

图 2 为本发明的测试方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

一种应用于宇航型号用 FPGA 的器件级自动化测试平台，其特征在于包括 ：服务器（Server）、编程器（Programmer）、测试仪主机（Tester）以及测试接口板（DIB）；所述测试接口板包括被测 FPGA 和辅助硬件配置电路 ；

所述服务器和编程器通过 USB 连接进行数据交换，所述服务器通过本地总线（LocalBus）与所述测试仪主机连接进行数据交换，所述编程器通过被测 FPGA 的 JTAG 接口配置被测FPGA的程序，所述测试仪主机通过DPS电源模块（Device Power Supply）为被测FPGA提

供电源并测量其工作电流，通过数字通道（Digital Channel）向被测 FPGA 施加测试激励信号并采样测试结果。

其中，所述服务器用于控制所述被测 FPGA 的配置程序的下载和电测试程序的执行，并记录测试结果 ；

其中，所述被测FPGA通过无损Socket连接到所述辅助硬件配置电路，所述辅助硬件配置电路包括 CPLD 与多片 Flash 存储器，所述 CPLD 通过所述被测 FPGA 的 SelectMap 接口与所述被测 FPGA 连接 ；

其中，所述辅助硬件配置电路支持跳过 JTAG 接口，由板载的 Flash 存储器通过所述Select Map 接口完成对所述被测 FPGA 的配置 ；

其中，所述测试接口板还包括无损测试夹具、扩展的硬件配置电路与管理电路，其中，所述 FPGA 的器件级自动化测试平台可以用于 Xilinx 公司 Vertix-4 系列 SRAM型FPGA 的器件级自动化测试 ；

其中，所述 FPGA 的器件级自动化测试平台可用于实现器件手册上全部电参数的测试，包括 VDRINT、VDRI、IREF、IL、IRPU、IRPD、ICCINTQ、ICCOQ、ICCAUXQ、不同标准单端信号的VIL、VIH、VOL、VOH，不同标准差分信号的 VIDIFF、VODIFF、VICM、VOCM 等。

其中，所述 FPGA 的器件级自动化测试平台可用于实现器件内部全部可编程逻辑资源的测试，包括 IOB、CLB、BRAM、DCM、DSP、时钟域、Config 功能、SRAM 映射区、布线资源等 ；

其中，所述FPGA的器件级自动化测试平台可按照用户实际使用条件，完成FPGA编程后特殊工况下电参数与功能的测试验证。

一种应用于宇航型号的 FPGA 器件级自动化测试方法，其特征在于包括如下步骤：步骤（1），基于 Xilinx ISE 开发环境，通过 Verilog 或 VHDL 设计被测 FPGA 的配置程序，综合实现后产生 *.bit 文件 ；

步骤（2），通过 ISE 集成的工具包转换为一个或多个 *.svf 格式的文件 ；

步骤（3），通过开发专用 Perl 软件，将 *.svf 格式的文件转换为 *vec 格式的JTAG 配置数据流，包括 TMS、TCK、TDI、TDO 四组信号 ；

步骤（4），在自动测试设备（ATE）的 IG-XL 开发环境下编写程序（VBT 后台），调用Perl程序，将 *.vec 数据通过 USB 总线下载到编程器（Programmer）中，由编程器通过JTAG 接口完成对FPGA的功能配置 ；最后调用测试仪的DPS与数字通道资源，完成对FPGA的测试并记录测试结果 ；

步骤（5），完成一项测试后重复执行所述步骤（4）的工作，直到全部测试项执行完毕。

以上所述实施方式仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种SRAM型FPGA的器件级自动化测试平台，其特征在于包括：服务器、编程器、测试仪主机以及测试接口板；所述测试接口板包括被测FPGA和辅助硬件配置电路；

所述服务器和编程器通过USB连接进行数据交换，所述服务器通过本地总线与所述测试仪主机连接进行数据交换，所述编程器通过被测FPGA的JTAG接口配置被测FPGA的程序，所述测试仪主机通过DPS电源模块为被测FPGA提供电源并测量其工作电流，通过数字通道向被测FPGA施加测试激励信号并采样测试结果；

上述SRAM型FPGA的器件级自动化测试平台的测试方法，包括如下步骤：

步骤（1），基于Xilinx ISE开发环境，通过Verilog或VHDL设计被测FPGA的配置程序，综合实现后产生*.bit文件；

步骤（2），通过ISE集成的工具包转换为一个或多个*.svf格式的文件；

步骤（3），通过开发专用Perl软件，将*.svf格式的文件转换为*.vec格式的JTAG配置数据流，包括TMS、TCK、TDI、TDO四组信号；

步骤（4），在自动测试设备的IG-XL开发环境下编写程序，调用Perl程序，将*.vec数据通过USB总线下载到编程器中，由编程器通过JTAG接口完成对FPGA的功能配置；最后调用测试仪的DPS与数字通道资源，完成对FPGA的测试并记录测试结果；

步骤（5），完成一项测试后重复执行所述步骤（4）的工作，直到全部测试项执行完毕。