CN113640656A - 基于延时的数字测试码型生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于延时的数字测试码型生成方法，包括以下步骤：一：测试向量抽象，将原始信号A的测试波形进行向量抽象，获得具有若干个周期波形原始信号A；二：测试码型合成，对原始信号A进行延迟处理，分别获得第一延迟信号B和第二延迟信号C，并对第一延迟信号B和第二延迟信号C进行逻辑处理生成脉冲信号D。本发明能满足数字IC的工作频率要求，同时可以提高在数字IC支持的范围内测试码型的生成速度，节约了测试时间，可产生最高200Mbps，边沿定位分辨率最高39ps的数字测试码型，为精确控制发送的测试向量提供了保证，有利于更为合理地指定测试方案、编写测试向量。

Description

基于延时的数字测试码型生成方法
技术领域
本发明涉及数据域测试领域，尤其涉及一种集成电路测试中，用硬件方法实现边沿可调整的数字测试码型的方法。
背景技术
集成电路（IC）测试是保证集成电路性能、质量的关键手段之一，其主要通过专门的集成电路测试系统以及其他辅助设备来实现。测试系统由计算机软件控制，各个硬件模块按照指令运行在合适的状态。在数字IC测试过程中，计算机下发测试指令以及相关信息，测试过程由数字通道模块产生测试的码型、将采集的结果和预先设定的期望进行比较，做出pass或fail的判断。
随着数字IC测试产业的不断发展，对测试码型的速度和分辨率的要求也不断提高，并且需要二者兼顾。一方面随着数字IC的工作频率逐渐提高，测试码型需要满足数字IC的工作频率要求，另一方面在数字IC支持的范围内测试码型的速度将会极大地影响整体测试的速度，节约测试时间。测试码型的边沿定位分辨率决定了对于测试码型边沿的控制精度，更小的边沿定位分辨率与更高的边沿定位精度，为精确控制发送的测试向量提供了保证，有利于更为合理地指定测试方案、编写测试向量。
如申请号为CN201711299365.9的专利申请公开了一种脉冲码型发生器，其包括开关电源、定时电路、控制电路、延迟电路和输出电路；其中，开关电源用于为其它各个电路提供电源；控制电路用于控制其它各个电路模块工作，以及通过外设完成参数设定；定时电路用于产生脉冲信号和定时控制，延迟电路用于对定时电路产生的脉冲信号延迟宽度进行微调；输出电路用于对脉冲信号进行边沿调节、增益控制以及输出放大。但是该方案不能分别控制开关信号和波形信号的生成，在边沿定位分辨率和边沿定位精度还有待进一步提高。
如申请号为CN201711299365.9的专利申请公开了一种脉冲码型发生器，其包括开关电源、定时电路、控制电路、延迟电路和输出电路；其中，开关电源用于为其它各个电路提供电源；控制电路用于控制其它各个电路模块工作，以及通过外设完成参数设定；定时电路用于产生脉冲信号和定时控制，延迟电路用于对定时电路产生的脉冲信号延迟宽度进行微调；输出电路用于对脉冲信号进行边沿调节、增益控制以及输出放大。该方案虽然也能对脉冲信号进行边沿调节，但在调节过程中没有采用测试波形抽象的方式来进行调节处理，获得的测试码型分辨率还有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于延时的数字测试码型生成方法，利用FPGA内部延时资源与逻辑资源，实现了高分辨率数字测试码型生成，基于本方法可产生最高200Mbps，边沿定位分辨率最高39ps的数字测试码型。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
基于延时的数字测试码型生成方法，包括以下步骤：
步骤一：测试向量抽象，将原始信号A的测试波形进行向量抽象，获得具有若干个周期波形原始信号A；
步骤二：测试码型合成，对原始信号A进行延迟处理，分别获得第一延迟信号B和第二延迟信号C，并对第一延迟信号B和第二延迟信号C进行逻辑运算生成具有时序边沿信息的脉冲信号D。
具体的，步骤二具体包括：在FPGA内，在单位周期T内，将原始信号A输入到输入输出延迟单元中，分别以延时时长t0和t1进行延迟处理，获得延时时长t0对应的第一延迟信号B和延时时长t1对应的第二延迟信号C，将第一延迟信号B和第二延迟信号C进行异或处理，获得脉宽为延时值的脉冲信号D；延时值为t1-t0。
具体的，步骤二还包括连续两个周期T1和T2的测试码型合成过程：在FPGA内，先生成与原始信号A逻辑生成原理相反的信号E，当信号A处于在第二周期T2的上升沿时，将信号E替换信号A作为原始信号输出，并分别以相同的延时时长t0和t1对信号E进行延迟处理，获得延时时长t0对应的第三延迟信号F和延时时长t1对应的第四延迟信号G，将第三延迟信号F和第四延迟信号G进行异或处理，获得脉宽为延时值的脉冲信号D。
进一步的，操作信息和测试向量存储在DDR中，时序边沿信息存储在FPGA内部的RAM中。
具体的，步骤二中具有时序边沿信息的脉冲信号D具体为D0，D1，D2，D3的四个时序边沿信息的波形；其中，D0为信号开启沿，D1为数据开始沿，D2为数据返回沿，D3为信号关断沿。
进一步的，将信号开启沿D0和信号关断沿D3作为一个信号开关组合，采用开关信号控制；数据开始沿D1和数据返回沿D2作为一个数据输出组合，利用波形信号来实现；当开关处于打开状态时，输出数据逻辑状态，输出电平为预设的高低电平值，输出波形的边沿分别为开关信号和波形信号的边沿。
本发明的有益效果：
1.本发明的方法能满足数字IC的工作频率要求，同时可以提高在数字IC支持的范围内测试码型的生成速度，节约了测试时间。
2.基于本发明的方法可产生最高200Mbps，边沿定位分辨率最高39ps的数字测试码型，为精确控制发送的测试向量提供了保证，有利于更为合理地指定测试方案、编写测试向量。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明的测试向量抽象示意图。
图3是本发明的脉冲信号产生示意图。
图4是本发明单位周期内数字码型的生成示意图。
图5是本发明连续周期内数字码型的生成示意图一。
图6是本发明连续周期内数字码型的生成示意图二。
图7是本发明波形合成示例图一。
图8是本发明波形合成示例图二。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合技术方案和附图详细叙述本技术方案的具体实施方案，在本技术方案中仅仅详细描述了部分实施案例而不是全部案例，在本领域，若其他技术人员没有做出创新性改动所获得的其它案例，均属于本发明的保护范围内。
实施例一：
本实施例中，如图1所示，基于延时的数字测试码型生成方法，包括以下步骤：
步骤一：测试向量抽象，将原始信号A的测试波形进行向量抽象，获得具有若干个周期波形原始信号A；
步骤二：测试码型合成，对原始信号A进行延迟处理，分别获得第一延迟信号B和第二延迟信号C，并对第一延迟信号B和第二延迟信号C进行逻辑运算生成具有时序边沿信息的脉冲信号D。
具体的，步骤二具体包括：在FPGA内，在单位周期T内，将原始信号A输入到输入输出延迟单元中，分别以延时时长t0和t1进行延迟处理，获得延时时长t0对应的第一延迟信号B和延时时长t1对应的第二延迟信号C，将第一延迟信号B和第二延迟信号C进行异或处理，获得脉宽为延时值的脉冲信号D。
本实施例中，延时值为延时时长t1与延时时长t0的差值，即延时值=t1-t0。
本实施例中，按照数字IC测试的需求，将测试波形按照向量的方式来进行合成。测试向量抽象，将原始信号A的测试波形进行向量抽象，获得具有若干个周期波形原始信号A，每个周期内的波形不尽相同，码型合成后的脉冲信号D具有D0，D1，D2，D3的四个时序边沿信息的波形。如图2所示，D0为信号开启沿，D1为数据开始沿，D2为数据返回沿，D3为信号关断沿。
本实施例中，将信号开启沿D0和信号关断沿D3作为一个信号开关组合，采用开关信号控制；数据开始沿D1和数据返回沿D2作为一个数据输出组合，利用波形信号来实现；当开关处于打开状态时，输出数据逻辑状态，输出电平为预设的高低电平值，输出波形的边沿分别为开关信号和波形信号的边沿。
如图3所示，如果有两个具备上升沿（或下降沿）的信号，其中一个（B）是另一个信号的延时（A），两个信号进行异或运算后，会得到一个脉宽为延时值的脉冲信号C。
基于这个方法，通过调整延时的值，并对两个信号进行异或操作，即可产生边沿与延时值相关的脉冲信号。
在实际工程应用中，处于图3中上升沿（或下降沿）时，可改变A信号的逻辑状态，通常此时的逻辑状态由向量文件决定。当FPGA工作时钟为200Mhz时，所产生的A信号最大频率为100Mhz。由于在测试过程中，计算机会一次性将当前测试所需要的信息发送至FPGA，由FPGA本身完成处理、存储等过程，最终输出至驱动器产生测试向量，因而一次测试所需要的大容量信息都将存储在FPGA中。受FPGA片内资源所限，需使用DDR内存对向量信息进行暂存。产生数字码型所需要的数据信息可以分为两大部分，一部分为操作信息和测试向量数据，另一部分为时序边沿信息。操作信息和测试向量存储容量需求大，存放在DDR中，而时序边沿信息存储容量需求小，存放在FPGA内部RAM中即可。
本实施例中，以单位周期T为例，详细阐述一个周期内数字码型的生成。如图4所示，T0时刻为时钟上升沿，根据当前向量文件，T0至T1之间信号为逻辑“1”，此时A信号由0变为1，B、C信号为A信号分别延时t0，t1所得信号。D信号为B与C信号异或运算所得，D信号即为码型信号。仅考虑单一周期内码型合成，此时已完成预期数字码型的产生。
本实施例可达到以下技术效果：
1.本实施例的方法能满足数字IC的工作频率要求，同时可以提高在数字IC支持的范围内测试码型的生成速度，节约了测试时间。
实施例二：
本实施例中，基于实施例一提供的数字测试码型生成方法，数字测试码型生成过程在实际上的情况更加复杂一些，当向量文件设置为连续两个周期（如T0至T1与T1至T2）均发送逻辑“1”时，如图4所示，T1至T2期间A信号将一直保持逻辑“1”状态，这将造成B信号与C信号一直处于逻辑“1”状态，D信号与期望输出信号不一致。造成错误的原因是当连续两个周期均发送逻辑“1”时，A信号将不会产生“0变1”或“1变0”的变化边沿。因此，需要对实施例一提供的方法做进一步的改进，改进后的方法流程为：
步骤一：测试向量抽象，将原始信号A的测试波形进行向量抽象，获得具有若干个周期波形原始信号A；
步骤二：测试码型合成，在FPGA内，先生成与原始信号A逻辑生成原理相反的信号E，当信号A处于在第二周期T2的上升沿时，将信号E替换信号A作为原始信号输出，并分别以相同的延时时长t0和t1对信号E进行延迟处理，获得获得延时时长t0对应的第三延迟信号F和延时时长t1对应的第四延迟信号G，将第三延迟信号F和第四延迟信号G进行异或处理，获得脉宽为延时值的脉冲信号D。
如图5所示，为解决实施例一中方法存在的问题，本实施例通过增添另一信号E来解决该问题。该信号与A信号的逻辑产生原理相同，当处于T1时刻的上升沿时，将A信号置为逻辑“0”，而由E信号依据此时的向量文件进行变化，A与E两个信号进行交替，T0至T1时原信号为A信号，T1至T2时原信号为E信号，A信号与E信号交替作为输出原信号，此时，输出值D与期望生成的数字码型相同。
依据向量文件，若T0至T1周期期望发送逻辑“1”，而T1至T2周期期望发送逻辑“0”，如图6所示，此时由于A信号存在两个数据变化边沿，D信号将产生两个“脉冲”信号，与期望值不符。
由此，应当修改D信号生成的运算方式，由异或运算改为B信号与C信号取反，即D=B&!C。
本实施例可达到以下技术效果：
1.本实施例的方法能满足数字IC的工作频率要求，同时可以提高在数字IC支持的范围内测试码型的生成速度，节约了测试时间。
2.基于本实施例的方法可产生最高200Mbps，边沿定位分辨率最高39ps的数字测试码型，为精确控制发送的测试向量提供了保证，有利于更为合理地指定测试方案、编写测试向量。
3.本实施例通过增加与原始信号逻辑相反的信号，利用原始信号和增加信号交替进行码型合成，可以让本实施例产生的测试码型更加符合测试需求，适应多个连续周期的测试码型合成场景要求，提高了最终输出的测试码型分辨率。
实施例三：
本实施例中，在实施例一和实施例二的基础上，运用如上两个实施例的方法，即可生成边沿可变、周期可调的数字测试码型。设置输出速率为200Mbps，开关边沿为0ns和5ns，数据开始边沿为0.78ns和 1.56ns，输出的码型依次为“1”、“0”、“1”、“1”，输出的波形如图7所示。
同理。使用如上的方法，对部分信号进行取反操作，既可以生成归一码型。设置输出速率为200Mbps，开关边沿为0ns和5ns，数据开始边沿为0.78ns和 2.34ns，输出的码型依次为“1”、“0”、“1”、“0”，输出的波形如图8所示。对比亦可发现，图7和图8产生的脉宽与设定值相同。
本实施例中，由于测试码型合成均在FPGA内完成，因此建议使用具备延迟单元或全加器资源，支持DDR的FPGA。如XILINX公司FPGA其具有IODELAY延迟资源与全加器资源，或者使用ALTERA公司FPGA其具备LCELL延迟资源和全加器资源。
对于小规模不支持延迟线与全加器资源的FPGA，同样可以使用本实施例的方法，通过在FPGA外部添加延时芯片的方法实现码型合成。
DDR用于扩展存储容量，除部分小规模FPGA外，均支持DDR。是否支持DDR不影响本专利设计的码型生成方法的实现，仅仅影响存储容量。
实施例一和实施例二介绍了基于延时的数字码型合成方法，而在FPGA内实现延时的方法有很多，例如全加器法与IODELAY法。其中IODELAY资源丰富，且便于使用。XILINXFPGA的SELECTIO中有ILOGIC和OLOGIC资源，可以实现IDDR/ODDR，IDELAY和ODELAY等功能。同时，IDELAY的延时精度与延时时间均可在一定范围内调整。IDELAY的延时扥变绿由输入时钟决定，对于200M的参考时钟其抽头系数的分辨率为78ps。参考时钟为300M的时候，分辨率为52ps。参考时钟为400M的时候，分辨率为39ps。其延时TAP可在0至31的范围内调整，在需要高精度、大延时的情况下，多个IDELAY可级联。对于小规模FPGA，其可能不具备延时或全加器资源，亦可以通过在FPGA外部添加延时芯片的方法，在外部实现延时，实现本方案。
本实施例可达到以下技术效果：
1.本实施例的方法能满足数字IC的工作频率要求，同时可以提高在数字IC支持的范围内测试码型的生成速度，节约了测试时间。
2.基于本实施例的方法可产生最高200Mbps，边沿定位分辨率最高39ps的数字测试码型，为精确控制发送的测试向量提供了保证，有利于更为合理地指定测试方案、编写测试向量。
3.本实施例通过增加与原始信号逻辑相反的信号，利用原始信号和增加信号交替进行码型合成，可以让本实施例产生的测试码型更加符合测试需求，适应多个连续周期的测试码型合成场景要求，提高了最终输出的测试码型分辨率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.基于延时的数字测试码型生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：测试向量抽象，将原始信号A的测试波形进行向量抽象，获得具有若干个周期波形原始信号A；
步骤二：测试码型合成，对原始信号A进行延迟处理，分别获得第一延迟信号B和第二延迟信号C，并对第一延迟信号B和第二延迟信号C进行逻辑运算生成具有时序边沿信息的脉冲信号D。
2.根据权利要求1所述的基于延时的数字测试码型生成方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：在FPGA内，在单位周期T内，将原始信号A输入到输入输出延迟单元中，分别以延时时长t0和t1进行延迟处理，获得延时时长t0对应的第一延迟信号B和延时时长t1对应的第二延迟信号C，将第一延迟信号B和第二延迟信号C进行异或处理，获得脉宽为延时值的脉冲信号D；延时值为t1-t0。
3.根据权利要求2所述的基于延时的数字测试码型生成方法，其特征在于，所述步骤二还包括连续两个周期T1和T2的测试码型合成过程：在FPGA内，先生成与原始信号A逻辑生成原理相反的信号E，当信号A处于在第二周期T2的上升沿时，将信号E替换信号A作为原始信号输出，并分别以相同的延时时长t0和t1对信号E进行延迟处理，获得延时时长t0对应的第三延迟信号F和延时时长t1对应的第四延迟信号G，将第三延迟信号F和第四延迟信号G进行异或处理，获得脉宽为延时值的脉冲信号D。
4.根据权利要求2所述的基于延时的数字测试码型生成方法，其特征在于，所述步骤二还包括：操作信息和测试向量存储在DDR中，时序边沿信息存储在FPGA内部的RAM中。
5.根据权利要求1所述的基于延时的数字测试码型生成方法，其特征在于，所述步骤二中具有时序边沿信息的脉冲信号D具体为D0，D1，D2，D3的四个时序边沿信息的波形；其中，D0为信号开启沿，D1为数据开始沿，D2为数据返回沿，D3为信号关断沿。
6.根据权利要求5所述的基于延时的数字测试码型生成方法，其特征在于，所述步骤二还包括：将信号开启沿D0和信号关断沿D3作为一个信号开关组合，采用开关信号控制；数据开始沿D1和数据返回沿D2作为一个数据输出组合，利用波形信号来实现；当开关处于打开状态时，输出数据逻辑状态，输出电平为预设的高低电平值，输出波形的边沿分别为开关信号和波形信号的边沿。
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