[发明专利]一种SRAM型FPGA的器件级自动化测试平台及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种 FPGA 器件级自动化测试平台和方法，特别是应用于宇航型号用Vertix-4 系列 SRAM 型 FPGA 的器件级自动化测试平台及其方法。

背景技术

Xilinx公司Vertix-4系列SRAM型FPGA是宇航型号大量使用的复杂器件，目前国内缺少器件级测试的方法，不具备测试实施的能力。

SRAM 型 FPGA 内部资源众多（如 IOB、CLB、BRAM、DSP、DCM 等），在测试前需要先通过专用的软件（或硬件）对 FPGA 进行配置，使其成为具有固定功能的“电路”再进行测试。

FPGA 的可编程资源通常有多种工作方式，需要进行多次的配置与测试才能达到较高的测试覆盖率。例如，可编程 BRAM 存储器可以配置成 16K×1、8K×2、512×36 等多种结构，且输入输出端口是独立设置的，每种设置方式都需要一个配置程序与测试向量来完成

测试。

单个 FPGA 的配置程序大小与其逻辑规模相关（通常为几 M 到几十 M），而一般 ATE的向量存储深度有限（一般为 16M 到 128M 之间），当配置程序数量较多时会超出 ATE 的存储能力。

商用 FPGA 程序下载工具只能进行单个程序的下载，无法实现多个程序的连续下载与自动化测试。

因此，为了能够有效测试 FPGA 器件，需要建立一套相应的自动化测试方法，以完成对其各项指标的测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种应用于宇航型号用FPGA 的器件级自动化测试平台及其测试方法，该方法解决了“ATE 向量存储深度有限”与“自动化测试的实现”这两个问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为 ：

一种应用于宇航型号用 FPGA 的器件级自动化测试平台，其特征在于包括 ：服务器（Server）、编程器（Programmer）、测试仪主机（Tester）以及测试接口板（DIB）；所述测试接口板包括被测 FPGA 和辅助硬件配置电路 ；

所述服务器和编程器通过 USB 连接进行数据交换，所述服务器通过本地总线（LocalBus）与所述测试仪主机连接进行数据交换，所述编程器通过被测 FPGA 的 JTAG 接口配置被测FPGA的程序，所述测试仪主机通过DPS电源模块（Device Power Supply）为被测FPGA提

供电源并测量其工作电流，通过数字通道（Digital Channel）向被测 FPGA 施加测试激励信号并采样测试结果。

一种应用于宇航型号的 FPGA 器件级自动化测试方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤（1），基于 Xilinx ISE 开发环境，通过 Verilog 或 VHDL 设计被测 FPGA 的配置程序，综合实现后产生 *.bit 文件 ；

步骤（2），通过 ISE 集成的工具包转换为一个或多个 *.svf 格式的文件 ；

步骤（3），通过开发专用 Perl 软件，将 *.svf 格式的文件转换为 *vec 格式的 JTAG 配置数据流，包括 TMS、TCK、TDI、TDO 四组信号 ；

步骤（4），在自动测试设备（ATE）的 IG-XL 开发环境下编写程序（VBT 后台），调用 Perl程序，将 *.vec 数据通过 USB 总线下载到编程器（Programmer）中，由编程器通过 JTAG 接口完成对FPGA的功能配置 ；最后调用测试仪的DPS与数字通道资源，完成对FPGA的测试并记录测试结果 ；

步骤（5），完成一项测试后重复执行所述步骤（4）的工作，直到全部测试项执行完毕。

本发明的有益效果 ：

（1）国内目前尚没有可进行 Vertix-4 系列 SRAM 型 FPGA 的器件级测试评估方法，本发明尚属首次 ；

（2）本发明通过计算机硬盘存储 FPGA 配置程序，通过 JTAG 下载电路完成对 FPGA 的功能配置，解决了通用 ATE 测试向量存储空间有限的问题，且具备极高的扩展能力。

（3）本发明通过开发专用的 JTAG 下载电路与软件，并与 ATE 软件开发环境进行集成，实现了多个 FPGA 配置程序的连续下载与 ATE 的自动化测试，且配置程序的数量可以灵活增减 ；

（4）本发明通过开发 FPGA 配置程序及测试程序，可实现对器件手册中全部电参数以及器件全部逻辑资源的测试。