CN106291336A - 一种 fpga 测试配置码流实时下载方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FPGA测试配置码流实时下载方法及系统，该方法包括：建立待测芯片的配置文件，并将其存储于存储器中；由主控FPGA从存储器中实时读取配置码流，通过外部接口配置待测FPGA，并判断配置是否成功；若配置成功，则通过开发的算法及转换工具将配置码流转换成测试信号源文件，生成多装备可复用的可识别、可执行的测试信号源文件；测试信号源文件通过先进测试装备实时、自动加载到待测FPGA，完成在不掉电的情况下快速配置FPGA，并采集到待测芯片输出响应，判断分析测试结果，输出测试数据日志，完成相应的功能和性能测试，通过本发明，不仅能快速完成多个配置码流的下载，还具有更高的配置速度和更低的实现成本。

Description

一种FPGA测试配置码流实时下载方法及系统

技术领域

本发明涉及集成电路的自动测试技术领域，特别是涉及一种基于先进测试装备的FPGA测试配置码流实时下载方法及系统。

背景技术

FPGA(Field programmable G先进测试装备Array)即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程芯片的基础上进一步发展的芯片。目前FPGA大多采用基于查找表技术，主要是可编程输入/输出单元(IOB)、可编程逻辑单元(CLB)、可编程布线资源(PI)、配置的SRAM、BlockRAM和数字延迟锁相环(DLL)等部分组成，对FPGA进行测试需要对FPGA内部可能包含的资源进行结构分析，经过测试配置、测试码流实施等过程，把FPGA配置为具有特定功能的电路，再从应用级别上对电路进行测试，完成电路的功能和性能参数测试。通常来说，要完成FPGA内部资源的完整测试需要针对不同的待测资源设计多种配置图形，多次下载到FPGA，反复施加激励和回收测试响应，通过对响应信息的分析来测试故障。因此，用于FPGA测试方法的关键在于：如何加快单次配置的时间，以节省测试过程中的配置时间开销；如何实现自动重复配置和测试，将FPGA较快速度的在线配置和快速测试结合起来。

目前，集成电路领域自动测试系统先进测试装备是针对适合满足大多集成电路测试而设计制造的，由于FPGA测试具有特殊性，在其功能和性能参数测试之前必须进行内部资源的配置，让其具备设计或应用要求的内部电路结构，否则内部资源无法测试。通过先进测试装备完成测试步骤的配置功能时，通常是人工或者PC编程修改配置数据生成先进测试装备可执行的测试激励(测试矢量)进行配置，但如果配置数据较多，这转换过程将比较复杂、易用性不强等，无法高效地用于FPGA芯片的测试中，因此，在基于先进测试装备上测试FPGA时，需要研发FPGA测试配置的方案以实现满足配置测试需求。

目前，FPGA进行配置有多种方法可选择，包括边界扫描配置方法、Xilinx公司专用的SPI/BPI配置方法、system ACE配置方法、系统直接加载配置向量的配置方法。但是边界扫描方法主要适合在线配置调试用，Xilinx公司专用方法每次只能存储一段配置码，不适合反复配置测试过程，system ACE配置方法需要专门的system ACE控制芯片和CF卡，应用比较麻烦，增加了系统搭建成本和耗费了更多空间，且在面对更多个配置文件时，该方案也无能为力。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种FPGA测试配置码流实时下载方法及系统，利用大容量存储器来存储配置码流，利用主控FPGA实时读取存储器中不同地址范围内的配置代码，通过外部测试接口，把配置文件通过先进测试装备实时、自动加载到待测FPGA，完成在不掉电的情况下快速配置FPGA进行功能和性能参数测试，实现实时、快速、可重复配置和功能性能测试的解决方案，不仅能快速完成多个配置码流的下载，还具有更高的配置速度和更低的实现成本。

为达上述及其它目的，本发明提出一种FPGA测试配置码流实时下载方法，包括如下步骤：

步骤一，建立待测芯片的配置文件，并将其存储于大容量存储器中，所述配置文件是满足FPGA应用功能要求的配置数据文件，包含实现FPGA芯片功能测试所需的资源信息，配置文件中的每一位测试码与配置资源具有映射关系；

步骤二，利用基于于先进测试装备上开发的控制测试算法，由主控FPGA从该大容量存储器中读取配置码流，通过外部接口配置待测FPGA，并判断配置是否成功；

步骤三，若配置成功，则通过该控制测试算法及转换工具将成功配置完的配置码流转换成先进测试装备能识别、可执行的测试信号源文件，生成多装备可复用的测试信号源码；

步骤四，测试信号源文件通过先进测试装备实时、自动加载到待测FPGA，完成在不掉电的情况下快速配置FPGA，并采集到待测芯片输出响应，判断分析测试结果，输出测试数据日志，完成相应的功能和性能测试。。

进一步地，于步骤一中，由先进测试装备提供待测芯片配置需求信号，由PC配置开始信号给测试配置板，形成配置文件，并存储在大容量存储器。

进一步地，所述存储器为Flash存储器。

进一步地，于步骤二中，主控FPGA实时读取Flash存储器中不同地址范围内的配置代码，通过外部测试接口，把配置文件通过先进测试装备实时自动地加载到待测FPGA。

进一步地，于步骤二中，配置过程包括解析位流文件、设计测试模型、模型回读提取、测试图形设计、图形文件向配置位流文件的修改填充、位流文件保存以及生成最终包含测试图形的测试配置位流文件。

为达到上述目的，本发明还提供一种基于先进测试装备的FPGA测试配置码流实时下载系统，包括：

先进测试装备测试模快，提供待测芯片配置需求信号并控制测试配置板，发出测试信号，同时该先进测试装备测试模快对待测FPGA施加测试信号源文件，并判断分析其输出测试结果，实现对待测FPGA的测试；

PC端，用于完成测试配置板的主控FPGA的配置形成配置文件以及待测FPGA芯片配置数据的下载；

测试配置板，包括主控FPGA以及存储器，该存储器用于存储所建立的配置文件，利用配置于先进测试装备上的控制测试算法，该主控FPGA从存储器中读取配置码流，通过外部接口配置待测FPGA，并判断配置是否成功，于配置成功时通过该控制测试算法及转换工具将成功配置完的配置码流转换成先进测试装备能识别、可执行的测试信号源文件，生成多装备可复用的测试信号源码。

进一步地，该先进测试装备测试模快提供待测芯片配置需求信号，由PC端配置开始信号给该测试配置板，形成配置文件，并存储在该存储器。

进一步地，所述存储器为Flash存储器。

进一步地，该主控FPGA实时读取NOR Flash存储器中不同地址范围内的配置代码，通过外部测试接口，把配置文件通过先进测试装备实时自动地加载到该待测FPGA。

进一步地，该主控FPGA的配置过程包括解析位流文件、设计测试模型、模型回读提取、测试图形设计、图形文件向配置位流文件的修改填充、位流文件保存以及生成最终包含测试图形的测试配置位流文件

与现有技术相比，本发明一种FPGA测试配置码流实时下载方法及系统，利用大容量存储器来存储配置码流，利用主控FPGA实时读取存储器中不同地址范围内的配置代码，通过外部测试接口，把配置文件通过先进测试装备实时、自动加载到待测FPGA，完成在不掉电的情况下快速配置FPGA进行功能和性能参数测试，实现实时、快速、可重复配置和功能性能测试的解决方案，不仅能快速完成多个配置码流的下载，还具有更高的配置速度和更低的实现成本。

附图说明

图1为本发明一种FPGA测试配置码流实时下载方法的步骤流程图；

图2为本发明具体实施例中一配置说明文件的示例图；

图3为本发明具体实施例中FPGA配置位流文件示例图；

图4为本发明具体实施例中一测试图形的示例图；

图5为本发明一较佳实施例的步骤流程图；

图6为本发明一种FPGA测试配置码流实时下载系统的系统架构图；

图7为本发明具体实施例的系统架构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种FPGA测试配置码流实时下载方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种FPGA测试配置码流实时下载方法，包括如下步骤：

步骤101，建立待测芯片的配置文件，并将其存储于大容量存储器中。具体地说，先进测试装备提供待测芯片配置需求信号，由PC配置开始信号给配置系统板，形成配置文件，存储在大容量Flash存储器中。

配置文件是FPGA使用时加载所需的数据文件，这种数据文件使FPGA实现了一种特定的功能，满足FPGA应用功能要求的配置数据。这种数据文件信息包含了，实现FPGA功能所需的资源信息，文件中的每一位测试码与配置资源之间有着对应的关系即映射关系，映射关系是实现测试算法的基础。

本发明通过测试模型(这里的测试模型是指FPGA逻辑资源功能测试，也即是本发明所提到的配置文件，FPGA是现场可编程门阵列，有很多不同的逻辑资源)的建立实现了多种测试算法，包括：总线测试算法、强驱动输出测试算法、PIP测试算法、matrix测试算法、分布式RAM测试算法、CLB逻辑测试算法，这些算法具有延展性、可扩充性，适合不同规模、不同系列的FPGA的测试开发，测试算法的优劣关系到测试覆盖率的大小和测试时间的长短，即本发明能将多种测试算法实现的配置码流实时下载及自动转换成先进测试装备可识别、可执行的测试信号源文件。设计完所有的配置测试模型后，需要对所设计的配置模块进行编号以方便将来使用回读软件对其进行提取，一般每个测试图形设计都应有相对应的配置说明文件，图2为本发明具体实施例中一配置说明文件的示例图，图3则为本发明具体实施例中FPGA配置位流文件示例图。

步骤102，利用配置于先进测试装备上的控制测试算法，由主控FPGA从大容量存储器(本发明具体实施例中为大容量flash存储器)中读取配置码流，通过外部接口配置待测FPGA，并判断配置是否成功。具体地说，主控FPGA实时读取Flash存储器中不同地址范围内的配置代码，通过外部测试接口，把配置文件通过先进测试装备实时、自动加载到待测FPGA，以完成在不掉电的情况下快速配置FPGA进行功能和性能参数测试。这里需说明的是，这里配置的基本思路如下：解析位流文件→设计测试模型→模型回读提取→测试图形设计→图形文件向配置位流文件的修改填充→位流文件保存→生成最终包含测试图形的测试配置位流文件，这当中包括擦除、记录、读取、校验等，其中校验过程就是判断配置是否成功。

主控FPGA是配置系统板上的核心控制部件，在下载配置文件时，负责接收从PC机上的配置数据和配置映射关系，并将配置写入对应的存储器。在测试时间，负责响应先进测试装备发生的测试需求信号和待测FPGA配置信号，并从对应的存储器读取对应的配置码流文件并配置待测芯片，形成测试图形，图4为本发明具体实施例中一测试图形的示例图。

步骤103，若配置成功，则通过该控制测试算法及转换工具将成功配置完的配置码流转换成先进测试装备能识别、可执行的测试信号源文件，生成多装备可复用的测试信号源码。

步骤104，测试信号源文件通过先进测试装备实时、自动加载到待测FPGA，完成在不掉电的情况下快速配置FPGA，并采集到待测芯片输出响应，判断分析测试结果，输出测试数据日志，完成相应的功能和性能测试。

图5为本发明一较佳实施例的步骤流程图。在本发明较佳实施例中，首先先进测试装备提供待测芯片配置需求信号，由PC配置开始信号给配置系统，形成配置文件存储于Flash存储器中；然后由主控FPGA从Flash存储器读取配置码流，通过外部接口配置待测FPGA，即由主控FPGA实时读取Flash存储器中不同地址范围内的配置代码，通过外部测试接口，把配置文件通过先进测试装备实时、自动加载到待测FPGA；判断配置是否成功；若配置成功，则将配置码流文件通过转换工具，转换成先进测试装备能识别的测试信号源文件，否则重新配置；由先进测试装备施加测试信号源文件并采用待测芯片输出响应，并判断分析测试结果；判断待测芯片全部功能性能是否均测试完成，若完成，则测试结束，否则重新建立配置文件进行测试。

图6为本发明一种FPGA测试配置码流实时下载系统的系统架构图。如图6所示，本发明一种FPGA测试配置码流实时下载系统，包括：先进测试装备测试模快60、PC端61、测试配置板62以及待测FPGA63。

其中，先进测试装备测试模快60，用于提供待测芯片配置需求信号并控制配置测试板，发出测试信号，同时该先进测试装备测试模快60对待测FPGA63施加测试信号源文件，并判断分析其输出测试结果，实现对待测FPGA63的测试；PC端61用于完成测试配置板62的主控FPGA的配置形成配置文件以及待测FPGA芯片配置数据的下载；测试配置板62包括主控FPGA以及存储器，存储器用于存储所建立的配置文件，利用配置于先进测试装备上的控制测试算法，由主控FPGA从存储器中读取配置码流，通过外部接口配置待测FPGA63，并判断配置是否成功，并于配置成功时通过该控制测试算法及转换工具将成功配置完的配置码流转换成先进测试装备能识别、可执行的测试信号源文件，生成多装备可复用的测试信号源码

图7为本发明具体实施例的系统架构图。在本发明具体实施例中，PC主要完成主控FPGA的配置以及待测FPGA芯片配置数据的下载，在先进测试装备测试FPGA功能参数时，PC调试控制测试配置系统板进行测试码流配置，避免浪费时间提高效率；FLASH存储器用来存储待测FPGA芯片测试所需的多次重构配置码流，FPGA高覆盖率测试中需大量的配置码流测试FPGA内部不同功能，配置码流存放在FLASH不同区域，FLASH存储器的优势可以组合成阵列来存储多组配置码流；先进测试装备测试系统负责提供供电，同时控制配置测试板，发出测试信号，控制测试配置板开始下载所需测试配置码流，同时先进测试装备对待测FPGA施加测试矢量信号，并判断分析其输出测试结果，实现对FPGA测试；主控FPGA接收到先进测试装备测试需求，反馈到PC机台以发送相应的配置文件，并写入到flash存储器中，可与测试其他功能参数同步进行，在测试时，主控FPGA从flash存储器读取配置文件，实现配置待测芯片，完成测试，本发明优点就是同步、多路进行，互补干涉，节约时间，提升测试效率。

可见，本发明一种FPGA测试配置码流实时下载方法及系统能够明显提高FPGA测试的效率和覆盖率，同时提升配置的通用性、及时性和连续性，本发明利用大容量Flash存储器来存储配置码流，由主控FPGA实时读取Flash中不同地址范围内的配置代码，并通过外部测试接口配置待测芯片，若配置成功，则把配置文件通过转换工具，转换成先进测试装备可识别、可执行的测试信号源文件，通过先进测试装备实时、自动加载到待测FPGA，完成在不掉电的情况下快速配置FPGA进行功能和性能参数测试，实现实时、快速、可重复配置和功能性能测试的解决方案。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种FPGA测试配置码流实时下载方法，包括如下步骤：

步骤一，建立待测芯片的配置文件，并将其存储于存储器中，所述配置文件为满足FPGA应用功能要求的配置数据文件，包含实现FPGA芯片功能测试所需的资源信息，配置文件中的每一位测试码与配置资源具有映射关系；

步骤二，利用基于于先进测试装备上开发的控制测试算法，由主控FPGA从该大容量存储器中读取配置码流，通过外部接口配置待测FPGA，并判断配置是否成功；

步骤三，若配置成功，则通过该控制测试算法及转换工具将成功配置完的配置码流转换成先进测试装备能识别、可执行的测试信号源文件，生成多装备可复用的测试信号源码；

步骤四，测试信号源文件通过先进测试装备实时、自动加载到待测FPGA，完成在不掉电的情况下快速配置FPGA，并采集到待测芯片输出响应，判断分析测试结果，输出测试数据日志，完成相应的功能和性能测试。

2.如权利要求1所述的一种FPGA测试配置码流实时下载方法，其特征在于：于步骤一中，由先进测试装备提供待测芯片配置需求信号，由PC配置开始信号给测试配置板，形成配置文件，并存储在大容量存储器。

3.如权利要求2所述的一种FPGA测试配置码流实时下载方法，其特征在于：所述存储器为Flash存储器。

4.如权利要求2所述的一种FPGA测试配置码流实时下载方法，其特征在于：于步骤二中，主控FPGA实时读取Flash存储器中不同地址范围内的配置代码，通过外部测试接口，把配置文件通过先进测试装备实时自动地加载到待测FPGA。

5.如权利要求2所述的一种FPGA测试配置码流实时下载方法，其特征在于：于步骤二中，配置过程包括解析位流文件、设计测试模型、模型回读提取、测试图形设计、图形文件向配置位流文件的修改填充、位流文件保存以及生成最终包含测试图形的测试配置位流文件。

6.一种FPGA测试配置码流实时下载系统，包括：

先进测试装备测试模快，提供待测芯片配置需求信号并控制测试配置板，发出测试信号，同时该先进测试装备测试模快对待测FPGA施加测试信号源文件，并判断分析其输出测试结果，实现对待测FPGA的测试；

PC端，用于完成测试配置板的主控FPGA的配置形成配置文件以及待测FPGA芯片配置数据的下载；

测试配置板，包括主控FPGA以及存储器，该存储器用于存储所建立的配置文件，利用配置于先进测试装备上的控制测试算法，该主控FPGA从存储器中读取配置码流，通过外部接口配置待测FPGA，并判断配置是否成功，于配置成功时通过该控制测试算法及转换工具将成功配置完的配置码流转换成先进测试装备能识别、可执行的测试信号源文件，生成多装备可复用的测试信号源码。

7.如权利要求6所述的一种FPGA测试配置码流实时下载系统，其特征在于：该先进测试装备测试模快提供待测芯片配置需求信号，由PC端配置开始信号给该测试配置板，形成配置文件，并存储在该存储器。

8.如权利要求6所述的一种FPGA测试配置码流实时下载系统，其特征在于：所述存储器为Flash存储器。

9.如权利要求8所述的一种FPGA测试配置码流实时下载系统，其特征在于：该主控FPGA实时读取Flash存储器中不同地址范围内的配置代码，通过外部测试接口，把配置文件通过先进测试装备实时自动地加载到该待测FPGA。

10.如权利要求6所述的一种FPGA测试配置码流实时下载系统，其特征在于：该主控FPGA的配置过程包括解析位流文件、设计测试模型、模型回读提取、测试图形设计、图形文件向配置位流文件的修改填充、位流文件保存以及生成最终包含测试图形的测试配置位流文件。