[发明专利]基于SPI配置方式的大容量FPGA的测试工装和测试方法

说明书

本发明涉及基于SPI配置方式的大容量FPGA的测试工装和测试方法。测试工装包括底板、被测器件座、配置芯片、JTAG接口、电源接口、电阻和插针座，其特征是被测器件座与底板可拆卸连接，印制线的间距为5mil以上，与被测器件座的电源顶针和接地顶针对应的焊盘集中布置在底板的中间位置。测试方法包括以下步骤：设计电路逻辑；进行电路逻辑波形仿真试验；设计顶层文件TOP；使用SPI配置方式生成配置文件并烧录；编写测试图形向量文件；在J750测试系统上编写测试程序；FPGA测试。采用本发明，可满足大容量FPGA的存储需求，基本逻辑单元覆盖率达90％以上而且可移植性好。本发明制作成本低、电磁干扰小、维修方便。

技术领域

本发明涉及可编程器件的测试工装和测试方法，具体而言是基于SPI配置方式的大容量FPGA的测试工装和测试方法。

背景技术

FPGA，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，它既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。由于FPGA基于SRAM工艺，故在使用时需要外接片外存储器以保存程序。上电时，FPGA将外部存储器中的数据读入片内RAM，完成配置后，进入工作状态；掉电后FPGA恢复为白片，内部逻辑消失。

FPGA是当今数字系统设计的主要硬件平台，其主要特点就是完全由用户通过软件进行配置和编程，从而完成某种特定的功能，且可以反复擦写。在修改和升级时，不需额外地改变PCB电路板，只是在计算机上修改和更新程序，使硬件设计工作成为软件开发工作，缩短了系统设计的周期，提高了实现的灵活性并降低了成本。

FPGA作为超大规模集成电路，同时又作为可编程逻辑电路，在电路系统应用中的重要性不言而喻，因此，要想维持电路系统的顺利运行，必须首先保证FPGA的高可靠性，而开展FPGA测试就是验证其可靠性的最直接方法。

开展FPGA测试，往往通过自动测试系统来实现，这样不仅效率高，还能有效避免人为误差、提高检测精度。为此，需要设计专门的硬件即测试工装，而基于FPGA的工作原理，配置芯片则是测试工装不可或缺的组成部分。现有的FPGA测试工装通常采用主串配置方式，这是一种最常用的配置方式，但其允许存储的数据容量较小，不适合作为大容量FPGA的配置方式。另外，现有FPGA测试工装的印制电路板中线与线的间距一般设计为3mil，虽然节约了印制电路板面积，但这样会产生明显的电磁干扰现象，影响测试精度；被测器件座直接焊接在印制电路板上，安装容易但拆卸难度大，一旦被测器件座损坏或其它需要将两者分离的情况，则只能废弃被测器件座和印制电路板，造成浪费；现有FPGA测试工装的印制电路板中电源接点和地接点设计的较为分散，需要的引线多，进而使印制电路板的层数多，提高了成本。在测试方法上，现有技术采用的电路逻辑设计方法不定，即可以设计任意电路，但这将导致不能全面的考察FPGA，特别是其基本逻辑单元覆盖率仅在40％-70％之间，未能全面覆盖FPGA的基本逻辑单元。另外，所有设计都局限在一个层面，导致该层面堆积的内容过多，结构不清晰，而且定义管脚时，需要定义该层面所有的管脚，容易产生逻辑错误，增加设计难度。

针对现有技术的上述不足，为提高FPGA内部资源测试覆盖率，增加可操作性，本发明提出一种成本低、通用性强、操作简便的基于SPI配置方式的大容量FPGA的测试工装和测试方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、通用性强、操作简便的基于SPI配置方式的大容量FPGA的测试工装和测试方法。