基于测试系统的FPGA测试方法研究与实现.docx

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1、基于测试系统的FPGA测试方法研究与实现1引言目前FPGA大多采用基于查找表技术,主要由可编程输入/输出单元(IoB)、可编程逻辑单元(C1B)、可编程布线资源(1)、配置用的S幽、B1OCkRAM和数字延迟锁相环(D11)等部分组成。对FPGA进行测试要对FPGA内部可能包含的资源进行结构分析，经过一个测试配置(TC)和向量实施(TS)的过程，把FPGA配置为具有特定功能的电路，再从应用级别上对电路进行测试，完成电路的功能及参数测试。2FPGA的配置方法对FPGA进行配置有多种方法可以选择，包括边界扫描配置方法、XiIinX公司专用的SPI/BPIF1ASH配置方法、SystemKE配置方法

2、、CP1D+第三方F1ASH配置方法、系统直接加载配置向量的配置方法。边界扫描方法主要适合在线配置调试用，XiIinX专用FIaSh配置方法，每次只能在F1ASH中存储一段配置码，不适合反复配置测试过程。SyStemACE方法需要专门的SyStCmACE控制芯片和CF卡,应用比较麻烦。比较适合系统测试的主要是后两种方法。2.1测试系统直接配置方法当采用的测试系统比较高级，比如radyne公司的U1traF1EX,该系统测试频率高达500MHz,测试通道数多达1024个，测试向量深度可达128M,可以使用系统直接加载二进制配置向量对FPGA进行配置。能够在同一个操作流程中完成FPGA遨t的多次“

3、配置-测试”过程。该方法操作简单，提高了FPGA芯片的测试效率，能够实现FPGA芯片的产业化测试。2.2CP1D+第三方F1ASH的配置方法当待测FPGA的配置代码比较大，而测试系统(ATE)向量深度不足时，可以采用CP1D+第三方F1ASH的配置方法，其结构图如图1所示。测试系统F1ASH图1CP1D-F1ASH江少音秋:街其中CP1D的设计是最重要的部分，它所实现的功能模块包括接旦模块、控制模块、地址发生器模块。接口模块实现与测试系统的通信,接收测试系统指令并作相应处理，同时将工作状态反馈给测试系统；控制模块提供控制时序命令，操纵整个配置过程；地址发生器模块为读取闪存数据提供数据地址。CP

4、1D内部各功能模块采用硬件描述语言实现。F1ash是配置文件的存储器件，预先将多段16进制格式配置文件烧写进FIaSh中。FPGA是系统中配置的目标器件。本方法采用ATE控制CP1D读取F1ASH中不同地址范围内的配置代码对FPGA进行配置，再在不掉电的情况下对配置好的FPGA进行功能和参数测试。3FPGA配置模式选择与配置码的生成3.1 FPGA配置模式选择FPGA的配置模式有多种，而且不同系列FPGA的配置模式有一定的差别，主要的配置模式有：主串模式、从串模式、主并模式、从并模式和边界扫描模式。通过日置三个模式选择管脚MO、M1、M2可以选择不同配置模式。配置模式如表1所示。表1FPGA配

5、置模式表配置模式M2M1MOCC1K方向数据宽度主串OO0out1从田111in1主并O11out8/16/32从并110in8/16/32边界扫描1O1N/A）白方/工？用测试系统对FPGA进行测试大部分时间是用在配置上，配置时间根据配置码大小不同可达几亳秒到数十秒。为了提高配置速度，我们对FPGA进行配置选择从并模式，可以最大地节省测试配置时间。以VirteXTI系列FPGA为例，其从并配置模式原理图如图2所示。DATA0:7J-CC1K-RDWReB-BUSOptiona1Pu11-uponDONE(I)1TjDONE-INBPROGBPROG_B1X)NEIN_PRoG_BX)NE1N1T图2从并配置模式电路原理图M1M21 MOVirtcx-US1aveSe1ectMAP1-*D0:7CC1K*RDWReBBUSYCSeB(O)-CSeBMIM21MOVirtcx-I1S1aveSe1ectMAP1-D(0:7CC1KRDWR_BBUSYCS-B(1)-CS_B