CN110058147A - 基于fpga的芯片测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于fpga的芯片测试系统及方法,涉及芯片测试技术领域。一种基于fpga的芯片测试系统,包括PC端和fpga,PC端用以施加测试激励指令,并将测试激励指令发送至fpga;所述fpga用以接收测试激励指令并解析后发送至芯片,所述fpga能够判断测试类型是IO测试还是寄存器测试,所述IO测试包括对芯片测试模式的配置和芯片IO上下拉的操作,所述寄存器测试包括对芯片寄存器的读写操作。本发明支持IO及寄存器读写操作两种测试类型,用户可以在线调试测试代码,编译时间短,可以灵活满足各种芯片测试需求。
Description
技术领域
本发明涉及芯片测试技术领域。
背景技术
芯片的测试模式通常包括scan,bist,analog及IO(input/output输入输出)等测试模式,不同的测试模式对应不同的测试目的。目前的芯片测试平台一般是基于ATE(automatic test equipment),通过对特定的芯片测试IO管脚配置测试模式后,对芯片IO施加测试激励,读取芯片IO给出的值和正确值对比给出芯片是否正常的结论。但由于ATE测试机台实验设备比较昂贵,普通实验室难以具备类似测试设备及环境。而且在传统的测试模式下,很多测试都把测试信号拉到芯片的I/O上来,这样不仅增加了芯片可测性(DesignFor Test,DFT)设计的复杂度,还使得在I/O受限或者涉及到高速模拟(analog)IP测试的芯片上时,很多测试无法实现,因为并不是无法将所有的测试信号放到芯片IO管脚上。
同时,在芯片测试模式下,无法使用传统的软件调试手段,所以提供一套成本低,效率高,支持灵活配置的测试系统以满足对芯片的测试需求是当前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于:克服现有技术的不足,提供了一种基于fpga的芯片测试系统及方法,本发明提出的芯片测试系统包括PC(personal computer,个人计算机)端和fpga(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列),支持IO及寄存器读(read)写(write)操作两种测试类型,用户可以在线调试测试代码,编译时间短,可以灵活满足各种芯片测试需求。
为实现上述目标,本发明提供了如下技术方案:
一种基于fpga的芯片测试系统,所述系统包括通信连接的PC端和fpga;
所述PC端用以施加测试激励指令,并通过串口工具将测试激励指令发送至fpga;
所述fpga用以接收串口工具发送的测试激励指令,并对测试激励指令进行解析后发送至芯片,以及采集芯片的测试响应信息,并将测试响应信息发送至PC端;
所述fpga对测试激励指令进行解析时,能够判断测试类型是IO测试还是寄存器测试,所述IO测试包括对芯片测试模式的配置和芯片IO上下拉的操作,所述寄存器测试包括对芯片寄存器的读写操作。
进一步,所述串口工具发送的测试激励指令为串行数据,被配置成包含起始位,地址位,操作位和终止位;所述起始位表示发送的开始,所述终止位表示发送的完成,所述地址位的编码包含两类信息,第一类信息用以区分是IO测试模式还是寄存器测试模式;第二类信息为地址译码。
进一步,对于IO测试模式,根据芯片IO的数量定义所述地址位的位宽,不同的地址位对应不同的芯片IO;
以及,通过操作位的编码来区分测试是对芯片IO上拉操作和对芯片IO下拉操作。
进一步,对于寄存器测试模式,前述地址位的第二类信息用于区分读操作或写操作,将多组串口的操作位组合以表示寄存器的读写地址和写的数据。
进一步,所述fpga对测试激励指令进行解析时,根据所述地址位判断测试类型是IO测试还是寄存器测试;
为IO测试类型时,根据所述操作位判断对应的是上拉操作还是下拉操作,判定为上拉操作时,通过fpga对芯片对应的IO给高电平,逻辑判断为1,判定为下拉操作时,通过fpga对芯片对应的IO给低电平,逻辑判断为0。
进一步,为寄存器测试类型时,接收多组串口数据,并将多组串口数据中的操作位组合获得组合操作位;
根据地址位判断对应的是读操作还是写操作;判定为读操作时,获取前述组合操作位中的读操作对应的寄存器地址,向芯片发送读操作指令以及需要读的地址;判定为写操作时,获取前述组合操作位中的写操作对应的寄存器地址和写的数据,向芯片发送写操作指令、需要写的地址和写的数据。
进一步,芯片的测试响应信息被fpga采集后,fpga将其转换为串口协议的数据后发送至PC端,通过PC端的串口桌面输出。
本发明还提供了一种基于fpga的芯片测试方法,利用前述的系统进行芯片测试。
进一步,所述方法包括步骤:
加载测试配置;
施加测试激励,通过PC端施加测试激励指令,并将测试激励指令发送至fpga,fpga接收串口工具发送的测试激励指令,进行解析后发送至芯片;
获取测试结果,fpga采集芯片的测试响应信息,并将测试响应信息发送至PC端输出。
本发明由于采用以上技术方案,与现有技术相比,作为举例,具有以下的优点和积极效果:本发明提出的芯片测试系统支持IO及寄存器读写操作两种测试类型,支持用户在线调试测试代码,编译时间短,可以灵活满足各种芯片测试需求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于fpga的芯片测试系统的模块结构图。
图2为本发明实施例提供的串口数据的数据结构图。
图3为本发明实施例提供的地址位编码的设置示例图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明公开的基于fpga的芯片测试系统及方法作进一步详细说明。应当注意的是,下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的,它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中,各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件,可应用于不同实施例中。因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
需说明的是,本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定发明可实施的限定条件,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所述的或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
本发明所述的PC(personal computer,个人计算机)包括任意类型的个人计算机终端,包括担不限于台式机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等。
实施例
参见图1所示,公开了一种基于fpga的芯片测试系统。
所述系统包括通信连接的PC端和fpga。
所述PC端,用以施加测试激励指令,并通过串口工具将测试激励指令发送至fpga。所述的测试激励,可以包括对芯片IO的上下拉操作,寄存器读写操作。
所述fpga,用以接收串口工具发送的测试激励指令,并对测试激励指令进行解析后发送至待测芯片,以及采集待测芯片的测试响应信息,并将测试响应信息发送至PC端。
所述fpga,对测试激励指令进行解析时,能够判断测试类型是IO测试还是寄存器测试,所述IO测试包括对芯片测试模式的配置和芯片IO上下拉的操作,所述寄存器测试包括对芯片寄存器的读写操作。
本实施例中,芯片的测试可以包括如下3个步骤:加载测试配置,加载测试激励和获取测试结果。
加载测试配置的目的在于,将fpga配置成特定的电路结构,以方便测试。测试配置码可以为一串二进制编码,其长度可达数千万至数亿位,通过串行下载至fpga的配置位阵列中,从而完成一次测试配置加载。
施加测试激励以获得测试响应。通过前述PC端施加测试激励指令,并将测试激励指令发送至fpga。所述fpga接收串口工具发送的测试激励指令,进行解析后发送至待测芯片。
获取测试结果,fpga采集待测芯片的测试响应信息,并将测试响应信息发送至PC端输出。
进一步,还可以将获得的测试响应信息与期望的测试响应进行比较,判断fpga是否存在故障。
通过采用上述方案,只需要PC端和fpga即可搭建芯片测试系统,其支持芯片IO和寄存器读写操作两种测试类型,通过各种组合可以灵活实现大部分芯片测试模式的需求,并且支持用户在线调试测试代码,编译时间短,调试灵活,也便于演示和异地搭建。
本实施例中,通过串口工具发送的是8bit串行数据,起被配置成包含起始位,地址位,操作位和终止位,参见图2所示。
所述起始位可以代表发送的开始。
所述终止位可以代表发送的完成。
所述地址位和操作位位于起始位和终止位之间,对于8bit(比特)串行数据,可以编码约定地址位为N位位宽,则操作位为8-N位位宽,其中N为大于等于1的整数。
所述地址位的编码,可以被配置成包含两类信息:第一类信息用以区分IO测试模式(或称测试类型)还是寄存器测试模式(或称测试类型);第二类信息为地址译码。
对于IO测试模式,可以根据芯片IO(管脚)的数量定义所述地址位的位宽,不同的地址位对应不同的芯片IO(管脚)。
此时,通过操作位的编码来区分测试是对芯片IO上拉操作,还是对芯片IO下拉操作。
作为举例而非限制,比如配置地址位为4位,那么操作位也是4位。此时,可以通过所述地址位的第一位来区分测试模式,比如地址位第一位为1时为IO测试模式,地址位第一位为0时为寄存器测试模式。地址位的第2-4位地址译码根据需要配置其它信息。作为举例而非限制,比如在IO测试模式下,所述地址位的第2-4位可以约定为对应芯片不同的IO管脚信息。作为举例而非限制,比如串口指令为10000001,前四位1000表示的是地址位,其中1代表的是IO模式,后面的000是芯片IO的地址译码,地址位译码结果是串口指令操作芯片的IO0;后4位0001是操作位,0001是上拉,反之0000是下拉操作。综上所述,串口指令为10000001对应的命令是对芯片IO0进行上拉操作。
对于寄存器测试模式,前述地址位的第二类信息可以用于区分读操作或写操作,将多组串口的操作位组合以表示寄存器的读写地址和写的数据。
作为举例而非限制,比如配置地址位为4位,那么操作位也是4位。地址位第一位为0时代表寄存器测试模式,所述地址位的第2-4位可以用于区分是读操作测试还是写操作测试,比如fpga可以编码约定地址位0000为寄存器读命令,0001位寄存器写命令,参见图3所示。
所述fpga对接收到的测试激励指令进行解析时,首先可以根据所述地址位判断测试类型是IO测试还是寄存器测试。
如果为IO测试类型(测试模式),则进一步根据操作位判断对应的是上拉操作还是下拉操作。
判定为上拉操作的情况下,可以通过fpga对待测芯片对应的IO管脚给高电平,逻辑判断为1。判定为下拉操作的情况下,可以通过fpga对待测芯片对应的IO给低电平,逻辑判断为0。以此完成对芯片测试模式管脚的配置,实现芯片测试模式的切换。芯片测试模式管脚配置完成后,就可以通过测量芯片IO的信号达到测试的目的。
如果为寄存器测试类型(测试模式),则需要接收多组串口数据,并将多组串口数据中的操作位组合获得组合操作位。
首先,可以根据地址位判断对应的是读操作还是写操作。
判定为读操作时,可以获取前述组合操作位中的读操作对应的寄存器地址,然后向待测芯片发送读操作指令以及需要读的地址。所述待测芯片的测试响应信息被fpga采集后,fpga将其转换为串口协议的数据后发送至PC端,通过PC端的串口桌面输出。
作为举例而非限制,仍以地址位为4位为例,比如读操作的地址一般是8bit(比特)的16进制数组,读的地址所需的长度是32bit长,那么串口需要发送8串指令,拼取8x4的地址位组成地址信息发送至待测芯片。
作为举例,比如发送地址0xff00,0000,那么串口需要发送的8串指令依次是00001111,00001111,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000。第一个00001111中前4bit地址位是0000,表示是读指令,操作位是1111,说明地址第一位是f。依据上述方法,依次解析后面的7个串口指令,可以得出需要读的地址位0xff00,0000。
待fpga接收到8个串口的读指令后,给待测芯片发送读操作命令及需要读的地址。待测芯片返回读到的数据,该读到的数据在fpga内被解析为串口协议后发送给PC端。
具体的,fpga可以将读到的数据打包通过串口协议发给PC端。作为举例,比如读到的32bit16进制数据是f0f00101,fpga会发送4组串口命令,分别是11110000,11110000,00000001,00000001,然后通过PC端上的串口桌面打印出f0f00101的字符,代表读成功了。
判定为写操作时,可以获取前述组合操作位中的写操作对应的寄存器地址和写的数据,然后向待测芯片发送写操作指令、需要写的地址和写的数据。所述待测芯片的测试响应信息被fpga采集后,fpga将其转换为串口协议的数据后发送至PC端,通过PC端的串口桌面输出。
作为举例而非限制,仍以地址位为4位为例,写的地址所需的长度也是32bit,写的数据也是32bit长,即一共要通过串口发送16串指令,拼取16x4的地址位组成地址信息发送至待测芯片。
作为举例,比如将地址0xff00,0000写入0x0012,0034,那么串口需要发送的前8串指令依次是00011111,00011111,00010000,00010000,00010000,00010000,00010000,00010000。第一个0001,1111中前4bit地址位是0001,表示是写指令,操作位是1111,说明地址第一位是f。依据上述方法,依次解析后面7个串口指令,可以得出需要读的地址位0xff00,0000。写数据也和写地址同样的格式,比如写的数据为0x0012,0034,那么串口需要发送的后8串指令依次是0x00010000,0x00010000,0x00010001,0x00010010,0x00010000,0x00010000,0x00010011,0x00010100,上述8组串口数据组成写的数据0x0012,0034。通过fpga将上述写命令(包括写操作指令、需要写的地址和写的数据)通过IO发给待测芯片,待测芯片返回写到的数据。
本发明的另一实施例,还提供了一种基于fpga的芯片测试方法。所述测试方法是利用前述的系统进行芯片测试。
所述系统包括PC端和fpga。所述PC端,用以施加测试激励指令,并通过串口工具将测试激励指令发送至fpga。所述的测试激励,可以包括对芯片IO的上下拉操作,寄存器读写操作。
所述fpga,用以接收串口工具发送的测试激励指令,并对测试激励指令进行解析后发送至待测芯片,以及采集待测芯片的测试响应信息,并将测试响应信息发送至PC端。
所述fpga,对测试激励指令进行解析时,能够判断测试类型是IO测试还是寄存器测试,所述IO测试包括对芯片测试模式的配置和芯片IO上下拉的操作,所述寄存器测试包括对芯片寄存器的读写操作。
所述方法具体可以包括步骤:
加载测试配置。加载测试配置的目的在于,将fpga配置成特定的电路结构,以方便测试。测试配置码可以为一串二进制编码,其长度可达数千万至数亿位,通过串行下载至fpga的配置位阵列中,从而完成一次测试配置加载。
施加测试激励。通过PC端施加测试激励指令,并将测试激励指令发送至fpga,fpga接收串口工具发送的测试激励指令,进行解析后发送至芯片。
获取测试结果。fpga采集芯片的测试响应信息,并将测试响应信息发送至PC端输出。
其它技术特征参见在前实施例的描述,在此不再赘述。
需要说明的是,本发明中,系统或装置还可以包括通常在计算系统中找到的其它组件,诸如存储在存储器中并由处理器执行的操作系统、队列管理器、设备驱动程序、数据库驱动程序或一个或多个网络协议等,属于现有技术,在此不再赘述。
在上面的描述中,本发明的公开内容并不旨在将其自身限于这些方面。而是,在本公开内容的目标保护范围内,各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。另外,像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的,而不是排他性的或封闭性,除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义,除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释,除非本公开内容明确将其限定成那样。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于fpga的芯片测试系统,其特征在于:所述系统包括通信连接的PC端和fpga;所述PC端用以施加测试激励指令,并通过串口工具将测试激励指令发送至fpga;所述fpga用以接收串口工具发送的测试激励指令,并对测试激励指令进行解析后发送至芯片,以及采集芯片的测试响应信息,并将测试响应信息发送至PC端;
所述fpga对测试激励指令进行解析时,能够判断测试类型是IO测试还是寄存器测试,所述IO测试包括对芯片测试模式的配置和芯片IO上下拉的操作,所述寄存器测试包括对芯片寄存器的读写操作。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述串口工具发送的测试激励指令为串行数据,被配置成包含起始位,地址位,操作位和终止位;所述起始位表示发送的开始,所述终止位表示发送的完成,所述地址位的编码包含两类信息,第一类信息用以区分IO测试模式和寄存器测试模式;第二类信息为地址译码。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于:对于IO测试模式,根据芯片IO的数量定义所述地址位的位宽,不同的地址位对应不同的芯片IO;
以及,通过操作位的编码来区分测试是对芯片IO上拉操作或对芯片IO下拉操作。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:对于寄存器测试模式,前述地址位的第二类信息用于区分读操作或写操作,将多组串口的操作位组合以表示寄存器的读写地址和写的数据。
5.根据权利要求3或4所述的系统,其特征在于:所述fpga对测试激励指令进行解析时,根据所述地址位判断测试类型是IO测试还是寄存器测试;
为IO测试类型时,根据所述操作位判断对应的是上拉操作还是下拉操作,判定为上拉操作时,通过fpga对芯片对应的IO给高电平,逻辑判断为1,判定为下拉操作时,通过fpga对芯片对应的IO给低电平,逻辑判断为0。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于:为寄存器测试类型时,接收多组串口数据,并将多组串口数据中的操作位组合获得组合操作位;
根据地址位判断对应的是读操作还是写操作;判定为读操作时,获取前述组合操作位中的读操作对应的寄存器地址,向芯片发送读操作指令以及需要读的地址;判定为写操作时,获取前述组合操作位中的写操作对应的寄存器地址和写的数据,向芯片发送写操作指令、需要写的地址和写的数据。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:芯片的测试响应信息被fpga采集后,fpga将其转换为串口协议的数据后发送至PC端,通过PC端的串口桌面输出。
8.一种基于fpga的芯片测试方法,其特征在于:利用权利要求1-8中任一项所述的系统进行芯片测试。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于包括步骤:
加载测试配置;
施加测试激励,通过PC端施加测试激励指令,并将测试激励指令发送至fpga,fpga接收串口工具发送的测试激励指令,进行解析后发送至芯片;
获取测试结果,fpga采集芯片的测试响应信息,并将测试响应信息发送至PC端输出。
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