CN106771991B - 一种应用于反熔丝fpga编程前的自动化测试方法 - Google Patents
一种应用于反熔丝fpga编程前的自动化测试方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种应用于反熔丝FPGA的编程前自动化测试方法。此方法可以对任意反熔丝FPGA进行编程前自动化测试。本发明首先构建测试向量库，利用软件手段由测试向量发送模块自动从测试向量库中抽取测试向量，并将测试向量分别同时输入电路逻辑仿真激励施加模块和电路响应验证模块，进行反熔丝FPGA电路仿真，经过电路仿真分析和验证后，输入被测反熔丝FPGA芯片，然后由测试响应验证模块采集FPGA芯片输出结果，并与之前输入的参考测试信息进行比对，自动生成测试报告，由此实现反熔丝FPGA的编程前自动化测试。整个测试过程能有效避免大量人工干预，测试结束后，查看测试报告，即可知道芯片的测试结果。本发明能够快速完成反熔丝FPGA芯片的编程前自动化测试，显著提升反熔丝FPGA芯片的测试效率。
Description
技术领域
本发明属于集成电路领域，涉及一种应用于反熔丝FPGA编程前的自动化测试方法。
背景技术
反熔丝FPGA在制造出来后，编程前为逻辑空片，不具有任何逻辑功能，需要对其进行编程，使芯片具有一定的逻辑功能，才可被使用。而在芯片编程之前，需要对未编程反熔丝FPGA芯片的可编程逻辑模块和输入输出模块等资源进行功能测试，以确保芯片没有缺陷，这就是所谓的编程前测试。
在反熔丝FPGA研发过程中，电路的晶圆测试和成品测试阶段需要进行编程前测试；反熔丝FPGA形成产品后在交付前需要进行编程前测试；用户在使用反熔丝FPGA产品前，为了验证器件初始状态的完整性，往往也需要进行编程前测试。编程前测试是反熔丝FPGA最主要、最关键和最频繁的测试内容。反熔丝FPGA芯片自带测试控制电路，在编程前，测试控制电路可以检测FPGA芯片内部逻辑资源的功能完整与否，互联单元是否存在缺陷，布线资源是否存在短路或断路等故障情况，利用该测试控制电路可以实现对芯片的编程前测试。传统的反熔丝FPGA编程前测试靠人工方式逐个对待测模块配置测试向量并进行功能测试，使测试效率低下，而且随着待测模块的增多，测试的组合也相应的增多，容易出现测试覆盖率不高的情况。本发明针对上述问题，在详细研究FPGA内部结构的基础上，运用“自动化”的思想对传统FPGA的测试理论和方法做出创新改进；本发明的自动化测试方法能显著提高反熔丝FPGA编程前测试效率，反熔丝FPGA阵列的规模越大，测试效率的提升越显著。
发明内容
本发明提供一种应用于反熔丝FPGA编程前的自动化测试方法，该方法能够对反熔丝FPGA芯片的编程前功能实现便捷快速的全自动化测试。
本发明首先构建测试向量库，利用软件手段由测试向量发送模块自动从测试向量库中抽取测试向量，并将测试向量分别输入仿真激励施加模块和电路响应验证模块，经过电路仿真平台分析和验证后，由测试激励施加模块输入被测反熔丝FPGA芯片，然后由测试响应验证模块采集FPGA芯片输出结果，并与之前输入的测试向量信息进行比对，自动生成测试报告，由此实现反熔丝FPGA的编程前自动化测试。本发明特征在于：电路逻辑特征化抽象数据信息提取，提取信息的测试向量格式化生成，测试向量库构建，利用电路仿真平台对自动化测试向量及测试方法的验证，利用硬件测试平台对反熔丝FPGA芯片的自动化测试；所述提取信息的测试向量格式化生成在于：利用软件把被测反熔丝FPGA芯片中的可编程逻辑模块或输入输出模块对应的控制寄存器有效位编号信息转化为符合反熔丝FPGA测试向量规范的二进制序列，比如：要配置可编程逻辑模块的某种功能或配置输入输出模块的端口功能时，需要在一些特定编号的控制寄存器中载入1和0，把需要载入1的控制寄存器和需要载入0的控制寄存器对应的位置编号信息描述出来，然后通过软件把这些数据信息的描述转化为与被测反熔丝FPGA芯片匹配的二进制序列，即完成提取信息的测试向量格式化；测试向量库构建则是把被测反熔丝FPGA芯片中的所有可编程逻辑模块和输入输出模块所需的已经格式化的测试向量集合到一起构成一个完整的测试向量库，反熔丝FPGA编程前测试时直接从测试向量库中自动抽取需要的测试向量。本发明的详细说明如下：
1.对反熔丝FPGA进行测试覆盖点的规划，把测试覆盖点的位置利用电路逻辑特征化抽象提取出来，使所有测试覆盖点都具有相应的抽象化描述；所述测试覆盖点是指反熔丝FPGA的待测可编程逻辑模块或可配置输入输出模块；电路逻辑特征化抽象提取的数据信息是指在对可编程逻辑模块或输入输出模块资源配置功能时，待测模块逻辑端口所对应的控制寄存器的位置编号信息和数据信息。
2.把步骤1中用电路逻辑特征化抽象的测试覆盖点所对应的提取信息进行测试向量格式化，比如:反熔丝FPGA的某个待测可编程逻辑模块，步骤1中给出了该待测模块的每一个逻辑端口分别对应的有效控制寄存器的位置编号信息，对反熔丝FPGA进行测试时，除了需要对有效控制寄存器载入数据外，非有效控制寄存器也需要载入明确数据，即全体控制寄存器的数据信息按先后顺序排列构成由0和1组成的二进制序列，将该二进制序列的排列顺序和序列长度调整为与被测反熔丝FPGA芯片相匹配的格式后，即得到该测试覆盖点的测试向量规范序列。
3.采用步骤2的方法将反熔丝FPGA的可编程逻辑模块和可配置输入输出模块的全部资源逐一转化为测试向量，收集格式化生成的所有测试向量，集合到一起即完成测试向量库的构建；测试向量库用于反熔丝FPGA编程前测试时搜索抽取需要的测试向量；该步骤构建的测试向量库是自动化测试的基础，针对特定测试任务，可通过软件方式方便快速地抽取并重构测试向量组。
4.利用电路仿真平台对自动化测试向量及测试方法进行验证，是为硬件测试平台对反熔丝FPGA芯片的自动化测试提供参考；搭建反熔丝FPGA的电路仿真平台是通过仿真激励施加模块将软件自动抽取的测试向量加载到反熔丝FPGA仿真电路中，借助电路响应验证模块，验证测试向量的正确性以及自动化测试方法的正确性。
5.利用硬件测试平台对反熔丝FPGA芯片进行自动化测试；所述硬件测试平台是指由测试向量发送模块、测试激励施加模块以及测试响应验证模块构建的反熔丝FPGA测试系统；测试时，根据测试任务需要利用软件从测试向量库中自动抽取测试所需向量组，提供给测试向量发送模块，测试向量发送模块再把测试向量同时分别传送给测试激励施加模块和测试响应验证模块，测试激励施加模块提取测试向量的输入信息对反熔丝FPGA芯片施加激励，测试响应验证模块采集反熔丝FPGA芯片的输出结果，并与测试向量的输出信息进行比对，生成测试报告，由此完成反熔丝FPGA的编程前自动化测试。
附图说明
图1为本发明的被测可编程逻辑模块和被测输入输出模块编程前测试示意图。
图2为本发明的电路逻辑特征化抽象数据信息提取示意图。
图3为本发明的测试向量格式化生成示意图。
图4为本发明的测试向量库构成示意图。
图5为本发明的电路仿真平台对测试向量进行自动化验证的较佳实例示意图。
图6为本发明的硬件测试平台对反熔丝FPGA芯片进行自动化功能测试的较佳实例示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明的可编程逻辑模块和输入输出模块编程前测试示意图。利用软件从测试向量库中自动抽取测试向量给测试控制电路，测试控制电路通过载入测试向量将指定的配置信号施加给可编程逻辑模块或输入输出模块，配置成指定的功能，模块功能配置完成后，再利用测试控制电路对被测模块的输出进行采集，然后与测试向量库中的参考输出值进行比对，从而判断模块的功能是否正确。
图2为本发明的电路逻辑特征化抽象数据信息提取示意图。反熔丝FPGA的待测模块在给定输入后，输出端会有对应的固定逻辑输出结果，每个待测模块的输入信息都由特定控制寄存器提供，每个待测模块的输出信息都由特定控制寄存器采样收集，电路的逻辑特征化抽象，就是提取出待测模块的每个输入端口和输出端口对应的控制寄存器的有效位置编号信息。将反熔丝FPGA的所有可编程逻辑模块和输入输出模块的端口与控制寄存器有效位置编号对应关系信息进行完整提取，最终得到反熔丝FPGA电路逻辑特征化抽象提取的全部数据信息。该数据信息是后续编程前自动化测试的测试向量生成的基础。
图3是测试向量格式化生成示意图。将待测模块的物理位置信息，待测模块测试功能信息，电路逻辑特征化抽象数据信息提供给测试向量生成软件，测试向量生成软件根据待测模块的物理位置信息搜索对应的电路逻辑特征化抽象数据信息，定位待测模块的各个输入输出端口的测试控制电路寄存器的有效位置编号，再结合待测模块测试功能信息，生成与被测反熔丝FPGA芯片相匹配的有规范长度和排列顺序的二进制序列，即得到格式化的测试向量。反熔丝FPGA的每一个待测模块均对应格式统一的相互独立的二进制序列型的测试向量，利用软件采用相同的格式化规范，能够快速地生成反熔丝FPGA的任意一个测试向量，避免人工编制测试向量的繁琐和大量耗时。
图4是测试向量库构成示意图。将反熔丝FPGA所有可编程逻辑模块和输入输出模块对应的已经完成格式化的测试向量集合在一起，即构成图4所示的测试向量库，该测试向量库为反熔丝FPGA可用测试向量的全体，是编程前测试实现自动化的基础。
图5是电路仿真平台对测试向量进行自动化验证的较佳实例示意图。电路仿真平台对自动化测试向量及测试方法进行验证，是为硬件测试平台对反熔丝FPGA芯片的自动化测试提供参考。图5整个流程为：软件从测试向量库中自动抽取测试向量，提供给测试向量发送模块，由测试向量发送模块把测试向量同时分别传送给仿真激励施加模块和电路响应验证模块，仿真激励施加模块把取自于测试向量的仿真激励加载到反熔丝FPGA电路，然后借助电路响应验证模块采集反熔丝FPGA电路的仿真输出，并将其与测试向量的参考输出信息进行比对，自动生成仿真报告，得出验证测试向量及测试方法正确性的自动化仿真验证结果。
图6是硬件测试平台对反熔丝FPGA芯片进行自动化测试的较佳实例示意图。硬件测试平台是由测试向量发送模块，测试激励施加模块以及测试响应验证模块等构建的反熔丝FPGA测试系统。其中三个模块主要功能分别为：测试向量发送模块为测试任务分配测试向量，使测试向量的发送智能化；测试激励施加模块提取测试向量的输入信息对反熔丝FPGA施加激励，实现芯片测试激励的自动化加载，避免人工干预；测试响应验证模块采集反熔丝FPGA芯片的输出结果，并与测试向量的输出信息进行比对，生成测试报告。测试时，根据反熔丝FPGA测试任务需要利用软件从测试向量库中自动抽取测试所需向量组，提供给测试向量发送模块，测试向量发送模块再把测试向量同时传送给测试激励施加模块和测试响应验证模块，测试激励施加模块提取测试向量的输入信息对反熔丝FPGA芯片施加激励，测试响应验证模块采集FPGA芯片的输出结果，并与测试向量的输出信息进行比对，生成测试报告，即完成反熔丝FPGA的编程前自动化测试。
采用本发明创新改进的自动化测试方法，反熔丝FPGA编程前测试通过软件构建测试向量库，根据测试任务利用软件从测试向量库自动抽取需要的测试向量，由硬件测试平台实现自动化测试并自动生成测试报告，避免反熔丝FPGA芯片测试过程的大量人工干预。
Claims (4)
1.基于自动化测试技术的一种应用于反熔丝FPGA编程前的自动化测试方法，其特征在于：电路逻辑特征化抽象数据信息提取，提取信息的测试向量格式化生成，测试向量库构建，利用电路仿真平台对自动化测试向量及测试方法的验证，利用硬件测试平台对反熔丝FPGA芯片的自动化测试；首先构建测试向量库，利用软件手段由测试向量发送模块自动从测试向量库中抽取测试向量，并将测试向量分别输入仿真激励施加模块和电路响应验证模块，经过电路仿真平台分析和验证后，由测试激励施加模块输入被测反熔丝FPGA芯片，然后由测试响应验证模块采集FPGA芯片输出结果，并与之前输入的测试向量信息进行比对，自动生成测试报告，由此实现反熔丝FPGA的编程前自动化测试；所述提取信息的测试向量格式化生成在于：利用软件把被测反熔丝FPGA芯片中的可编程逻辑模块或输入输出模块对应的控制寄存器有效位编号信息转化为符合反熔丝FPGA测试向量规范的二进制序列，要配置可编程逻辑模块的某种功能或配置输入输出模块的端口功能时，需要在一些特定编号的控制寄存器中载入1和0，把需要载入1的控制寄存器和需要载入0的控制寄存器对应的位置编号信息描述出来，然后通过软件把这些数据信息的描述转化为与被测反熔丝FPGA芯片匹配的二进制序列，即完成提取信息的测试向量格式化；测试向量库构建则是把被测反熔丝FPGA芯片中的所有可编程逻辑模块和输入输出模块所需的已经格式化的测试向量集合到一起构成一个完整的测试向量库，反熔丝FPGA编程前测试时直接从测试向量库中自动抽取需要的测试向量。
2.根据权利要求1所述的基于自动化测试技术的一种应用于反熔丝FPGA编程前的自动化测试方法，其特征在于：所述电路逻辑特征化抽象数据信息提取是指在对可编程逻辑模块或输入输出模块资源配置功能时，对被测反熔丝FPGA芯片中的可编程逻辑模块或输入输出模块的端口所对应的控制寄存器的位置编号信息和数据信息进行规范化描述，使其呈现一定的规律。
3.根据权利要求1所述的基于自动化测试技术的一种应用于反熔丝FPGA编程前的自动化测试方法，其特征在于：所述利用电路仿真平台对自动化测试向量及测试方法进行验证，是为硬件测试平台对反熔丝FPGA芯片的自动化测试提供参考；搭建反熔丝FPGA的电路仿真平台是通过仿真激励施加模块将软件自动提取的测试向量加载到反熔丝FPGA仿真电路中，借助电路响应验证模块，验证测试向量的正确性以及自动化测试方法的正确性。
4.根据权利要求1所述的基于自动化测试技术的一种应用于反熔丝FPGA编程前的自动化测试方法，其特征在于：硬件测试平台是由测试向量发送模块，测试激励施加模块以及测试响应验证模块构建的反熔丝FPGA测试系统；测试时，根据测试任务需要利用软件从测试向量库中自动抽取测试所需向量组，提供给测试向量发送模块，测试向量发送模块再把测试向量同时分别输入测试激励施加模块和测试响应验证模块，测试激励施加模块提取测试向量的输入信息对反熔丝FPGA芯片施加激励，测试响应验证模块采集反熔丝FPGA芯片的输出结果，并与测试向量的输出信息进行比对，生成测试报告，由此完成反熔丝FPGA的编程前自动化测试。
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