[发明专利]一种SRAM型FPGA应用验证系统及应用验证方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种SRAM型FPGA应用验证系统及应用验证方法。

背景技术

近些年来，SRAM型FPGA作为可重构的大规模集成电路器件，在卫星研制中使用得越来越多。由于卫星的工作环境特殊，例如：器件工作过程中不能拆换、空间辐射等条件，这一方面要求FPGA具备较高的可靠性，另一方面要求FPGA具备对空间环境的适应性。并且，为了确保卫星空间应用可靠性，在FPGA正式应用到航天型号任务之前，需要对FPGA开展与应用状态密切相关的功能性能的测试试验，即FPGA的应用验证。

在此之前，FPGA应用较为分散，随着FPGA应用的增多，单独开展的FPGA验证工作首先具有较多的重叠内容，造成资源浪费；第二，对FPGA的要求不同，验证多侧重某一方面，验证工作并不全面；第三，FPGA的分散验证将产生多重标准，难以形成通用的选用标准，不利于FPGA的统一控制管理。因此，为了节省资源，提高效率，提出一套全面而有效的验证方法，统一开展对FPGA的验证工作，并以此指导FPGA的应用十分必要。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，为SRAM型FPGA的应用验证提供了一套验证项目全面、通用性强的SRAM型FPGA应用验证系统及应用验证方法。

本发明的技术解决方案是：

一种SRAM型FPGA应用验证系统，包括PC机、单片机、控制FPGA、可控时钟单元、可控电源单元、温度数据采集单元、电压电流数据采集单元和被测FPGA配置单元；

PC机根据预设的被测FPGA配置文件，通过被测FPGA配置单元对被测FPGA芯片进行配置，PC机还发送控制指令给单片机，经过单片机转换格式之后送入控制FPGA之中，控制FPGA根据接收到的控制指令对被测FPGA芯片的工作条件进行调整，即：控制FPGA通过可控时钟单元调整被测FPGA芯片的时钟输入以及控制FPGA通过可控电源单元调整被测FPGA芯片的供电电压；所述被测FPGA芯片为SRAM型FPGA；

控制FPGA直接采集被测FPGA芯片的I/O输出信号，温度数据采集单元采集被测FPGA芯片的表面温度并且输出给控制FPGA，电压电流数据采集单元采集被测FPGA芯片的输出驱动电压、内核电压、输出驱动电流和内核电流，并且将结果输出到控制FPGA之中，控制FPGA将采集到的被测FPGA芯片的I/O输出、表面温度数据、输出驱动电压、内核电压、输出驱动电流和内核电流通过单片机发送给PC机进行显示。

所述温度数据采集单元是通过热电偶采集被测FPGA芯片的表面温度。

所述SRAM型FPGA应用验证方法包括基本功能应用验证、电源适应性应用验证、表面温度动态应用验证和动态功耗应用验证；

基本功能应用验证步骤如下：

(a)对被测FPGA芯片的内部单元设置其配置文件，并根据配置文件预估在该配置文件下的被测FPGA芯片的I/O输出；所述内部单元包括输入输出单元IOB、可编程逻辑模块CLB、时钟单元DLL和嵌入式功能模块BRAM；

(b)PC机根据步骤(a)中预设的被测FPGA配置文件，通过被测FPGA配置单元对被测FPGA芯片进行配置，之后所述SRAM型FPGA应用验证系统对被测FPGA芯片进行测试，采集被测FPGA芯片的I/O输出并送至PC机中；

(c)比较每一个配置文件下的实测的I/O输出结果和其相应的预估I/O输出，如果均相同，则表明被测FPGA芯片的基本功能正常，否则，表明被测FPGA芯片的基本功能存在问题；

电源适应性应用验证的步骤如下：

(1)在被测FPGA芯片的工作电压范围内选取内核电压Vccint和输出驱动电压Vcco，通过可控电源单元对被测FPGA芯片进行供电；

(2)PC机通过被测FPGA配置单元将被测FPGA芯片配置为计数器逻辑；

(3)保持被测FPGA芯片在运行状态下，不改变输出驱动电压Vcco的值，将内核电压Vccint每次减小0.1V，直至内核电压供电不足导致计数器输出错误；

(4)记录上一次的内核电压Vccint的电压值，即为被测FPGA芯片的最小内核工作电压；

(5)重新执行步骤(1)和(2)；

(6)保持被测FPGA芯片在运行状态下，不改变输出驱动电压Vcco的值，将内核电压Vccint每次增大0.1V，直至内核电压供电过大导致计数器输出错误；

(7)记录上一次的内核电压Vccint的电压值，即为被测FPGA芯片的最大内核工作电压；