CN111090039A - Fpga功能测试方法及装置 - Google Patents

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胡小海
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徐导进
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317—Testing of digital circuits
    • G01R31/3181—Functional testing
    • G01R31/3185—Reconfiguring for testing, e.g. LSSD, partitioning
    • G01R31/318516—Test of programmable logic devices [PLDs]
    • G01R31/318519—Test of field programmable gate arrays [FPGA]

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Abstract

本发明实施例提供了一种FPGA功能测试装置，其特征在于，包括上位机和FPGA功能测试板；其中，上位机运行有上位机软件，用于配置FPGA，显示自测试结果；上位机上存储有用于FPGA功能测试的自测试程序；FPGA功能测试板上设置有接口芯片与待测的FPGA，所述接口芯片分别与上位机和待测的FPGA连接，用于接收由上位机传送的自测试程序，并将自测试程序配置至待测FPGA上，开启测试，并将FPGA的测试结果回传至上位机软件。

Description

FPGA功能测试方法及装置
技术领域
本发明属于芯片测试领域，涉及可编程芯片的测试，尤其涉及FPGA的测试。
背景技术
对于FPGA的功能测试，常规方法是使用测试设备对FPGA进行功能测试。需编写多个自测试程序，对FPGA的内部资源的功能进行覆盖，每个自测试程序覆盖FPGA一类或一部分内部资源。测试设备对这些自测试程序依次执行以下操作：下载到FPGA中，在FPGA内部运行进行功能测试，把测试结果反馈至测试机台。其缺点是需使用测试设备，测试接口板和电脑3部分内容。没有测试设备就无法对FPGA进行测试，而测试设备往往是大型测试机台，从而提高了测试成本、限制了测试环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种FPGA功能测试装置，其特征在于，包括上位机和FPGA功能测试板；其中，上位机运行有上位机软件，用于配置FPGA，显示自测试结果；上位机上存储有用于FPGA功能测试的自测试程序；FPGA功能测试板上设置有接口芯片与待测的FPGA，所述接口芯片分别与上位机和待测的FPGA连接，用于接收由上位机传送的自测试程序，并将自测试程序配置至待测FPGA上，开启测试，并将FPGA的测试结果回传至上位机软件。
优选地，所述接口芯片为USB接口芯片，包括配置模块、启动测试模块、结果处理模块。
优选地，所述配置模块用于将自测试程序配置到待测的FPGA；所述启动测试模块用于启动FPGA的测试。
优选地，所述结果处理模块包括完成单元和通过单元，所述完成单元用于判断测试是否完成，仅当完成单元输出测试完成的情况下，通过单元的输出结果方才有效。
优选地，所述接口芯片包括传输模块与单片机，其中，传输模块用于接收上位机的自测试程序以及向上位机发送测试结果；所述单片机用于将自测试程序配置到待测的FPGA上，启动FPGA测试，将测试结果反馈至传输模块。
本发明还提供了一种FPGA功能测试方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1：上位机内存储至少一个自测试程序；
步骤2：用自测试程序对FPGA进行测试，并将测试结果反馈至上位机；
步骤3：重复步骤1和步骤2，直到所有自测试程序测试完毕。
优选地，所述步骤2包括：
步骤21：上位机将自测试程序发送至接口芯片；
步骤22：接口芯片接收自测试程序并对待测的FPGA进行配置；
步骤23：接口芯片启动测试，并获取测试结果将其反馈至上位机。
优选地，所述测试结果包括测试是否完成和测试是否通过。
优选地，若测试在规定时间内未完成，则接口芯片向上位机反馈的测试结果为测试不通过。
优选地，所述自测试程序为FPGA的配置文件，配置文件用于对FPGA的功能进行自测试。
本方法使用FPGA功能测试板连接PC机实现对FPGA的测试，待测FPGA放置于FPGA功能测试板的插座内，相对于传统方法省去了测试设备一环，从而使得测试系统具有便携、简单、成本低的优点，在外场试验等特定环境下具有应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例的FPGA功能测试装置；
图2为本发明实施例的FPGA功能测试装置的接口芯片的结构图；
图3为本发明另一个实施例的FPGA功能测试装置；
图4为本发明的待测FPGA的配置方法；
图5为本发明的待测FPGA的配置的时钟供给序列图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种FPGA功能测试装置，如图1所述，包括上位机和FPGA功能测试板；其中，上位机运行有上位机软件，用于配置FPGA，显示自测试结果；上位机上存储有用于FPGA功能测试的自测试程序；FPGA功能测试板上设置有接口芯片与待测的FPGA，所述接口芯片分别与上位机和待测的FPGA连接，用于接收由上位机传送的自测试程序，并将自测试程序配置至待测FPGA上，开启测试，并将FPGA的测试结果回传至上位机软件。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，所述接口芯片为USB接口芯片，包括配置模块、启动测试模块、结果处理模块。
其中，所述配置模块用于将自测试程序配置到待测的FPGA；所述启动测试模块用于启动FPGA的测试。
其中，所述结果处理模块包括完成单元和通过单元，所述完成单元用于判断测试是否完成，仅当完成单元输出测试完成的情况下，通过单元的输出结果方才有效。
根据本发明的一个实施例，FPGA功能测试装置的所述接口芯片的另一种结构还包括传输模块与单片机，如图3所示，其中，传输模块用于接收上位机的自测试程序以及向上位机发送测试结果；所述单片机用于将自测试程序配置到待测的FPGA上，启动FPGA测试，将测试结果反馈至传输模块。
本发明实施例还提供了一种FPGA功能测试方法，包括步骤：
步骤1：上位机内存储至少一个自测试程序；步骤2：用自测试程序对FPGA进行测试，并将测试结果反馈至上位机；步骤3：重复步骤1和步骤2，直到所有自测试程序测试完毕。
根据本发明的一个实施例，所述步骤2包括：
步骤21：上位机将自测试程序发送至接口芯片；步骤22：接口芯片接收自测试程序并对待测的FPGA进行配置；步骤23：接口芯片启动测试，并获取测试结果将其反馈至上位机。
根据本发明的一个实施例，所述测试结果包括测试是否完成和测试是否通过。
根据本发明的一个实施例，若测试在规定时间内未完成，则接口芯片向上位机反馈的测试结果为测试不通过。
根据本发明的一个实施例，所述自测试程序为FPGA的配置文件，配置文件用于对FPGA的功能进行自测试。
下面以具体实施例进行说明。USB接口芯片为Cypress公司FX3系列USB接口芯片，如CYUSB3014-BZXI。待测FPGA为Xilinx 7系列FPGA。执行本发明的所有步骤。
在PC机上存储一组FPGA配置文件，这些配置文件为FPGA自测试程序，每个配置文件对FPGA的某类或某部分资源的功能进行自测试。
PC机向USB接口芯片发送一个配置文件。
USB接口芯片收到PC机发送的配置文件，对FPGA进行配置。如图4所示，为XilinxFPGA的配置方法。
FX3通过产生PROGRAM_B脉冲并监控INIT_B引脚来启动配置过程。当INIT_B为高电平时，FPGA就绪接收数据。FX3开始供给数据和时钟信号，直到DONE引脚转为高电平为止，表示成功配置，或直到INIT_B引脚转为低电平为止，表示配置错误。配置过程所需的时钟周期大于配置文件尺寸中指示的时钟周期。FPGA启动时需要使用其他时钟。如图5所示，为本发明的待测FPGA的配置的时钟供给序列图。
表1.Xilinx从设备串行配置引脚说明
Figure BDA0002264089440000061
除从串方式外，USB接口芯片也可以其它方式(如从并、JTAG等)对FPGA进行配置。都在本发明的覆盖范围内。
USB接口芯片发送启动测试信号至FPGA，FPGA启动自测试。FPGA的自测试结果通过两个信号反馈至USB接口芯片，第一个信号表明测试是否完成。在信号1表明测试完成的情况下，第二个信号表明测试是否通过。USB接口芯片通过这两个信号判断测试结果，并把结果反馈至上位机软件。若测试在规定时间内未完成，USB接口芯片向上位机反馈测试不通过。
在一些FPGA应用(非FPGA测试)中，有使用PC机连接单板中的通讯接口芯片，通讯接口芯片再连接单板中的微处理器，由微处理器对FPGA进行配置。本发明的系统区别于它们之处在为使用USB接口芯片同时具备了微处理器功能和通讯功能，一体化的解决了通讯，配置，启动测试和回读测试结果四个问题。第二个区别是本发明针对FPGA测试，不是FPGA应用，需重复对FPGA配置各种不同的自测试程序，每个自测试程序覆盖FPGA内部不同的底层资源，并回读测试结果，回读测试结果也是由USB接口芯片一体化地解决。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种FPGA功能测试装置，其特征在于，包括上位机和FPGA功能测试板；其中，上位机运行有上位机软件，用于配置FPGA，显示自测试结果；上位机上存储有用于FPGA功能测试的自测试程序；FPGA功能测试板上设置有接口芯片与待测的FPGA，所述接口芯片分别与上位机和待测的FPGA连接，用于接收由上位机传送的自测试程序，并将自测试程序配置至待测FPGA上，开启测试，并将FPGA的测试结果回传至上位机软件。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接口芯片为USB接口芯片，包括配置模块、启动测试模块、结果处理模块。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述配置模块用于将自测试程序配置到待测的FPGA；所述启动测试模块用于启动FPGA的测试。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述结果处理模块包括完成单元和通过单元，所述完成单元用于判断测试是否完成，仅当完成单元输出测试完成的情况下，通过单元的输出结果方才有效。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接口芯片包括传输模块与单片机，其中，传输模块用于接收上位机的自测试程序以及向上位机发送测试结果；所述单片机用于将自测试程序配置到待测的FPGA上，启动FPGA测试，将测试结果反馈至传输模块。
6.一种FPGA功能测试方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1：上位机内存储至少一个自测试程序；
步骤2：用自测试程序对FPGA进行测试，并将测试结果反馈至上位机；
步骤3：重复步骤1和步骤2，直到所有自测试程序测试完毕。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤21：上位机将自测试程序发送至接口芯片；
步骤22：接口芯片接收自测试程序并对待测的FPGA进行配置；
步骤23：接口芯片启动测试，并获取测试结果将其反馈至上位机。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述测试结果包括测试是否完成和测试是否通过。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，若测试在规定时间内未完成，则接口芯片向上位机反馈的测试结果为测试不通过。
10.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述自测试程序为FPGA的配置文件，配置文件用于对FPGA的功能进行自测试。
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