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SRAM型FPGA的测试技术研究

作　者: 周涛
导　师: 杨成韬
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 可编程逻辑器件 FPGA测试故障模型测试编程测试平台
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 439次
引　用: 6次
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内容摘要

随着FPGA(Field Programmable Gate Array)器件的应用越来越广泛且重要,FPGA的测试技术也得到了广泛重视和研究。基于FPGA可编程的特性,应用独立的测试(工厂测试)需要设计数个测试编程和测试向量来完成FPGA的测试,确保芯片在任何用户可能的编程下都可靠工作。本论文正是针对上述问题,以Xilinx XC4000E系列FPGA为主要的研究对象,在详细研究FPGA内部结构的基础上,基于“分治法”的基本思路对FPGA的测试理论和方法做了探索性研究。研究完成了对可编程逻辑模块(Configrable Logic Block)及其子模块的测试。主要基于“分治法”对CLB及其子模块进位逻辑(CLM)、查找表(LUT)的RAM工作模式等进行了测试划分,分别实现了以“一维阵列”为基础的测试配置和测试向量,以较少了测试编程次数完成了所有CLB资源的测试。研究完成了对互连资源(Configrable Interconnect Resource)的测试。基于普通数据总线的测试方法,针对互连资源主要由线段和NMOS开关管组成的特点及其自身的故障模型,通过手工连线实现测试配置,仅通过4次编程就实现了对其完全测试。在测试理论研究的基础上,我们开发了能对FPGA器件进行实际测试的测试平台。基于硬件仿真器的测试平台通过高速光纤连接工作站上的EDA仿真软件,把软件语言描述的测试波形通过硬件仿真器转化为真实测试激励,测试响应再读回到仿真软件进行观察,能够灵活、快速的完成FPGA器件的配置和测试。该平台在国内首次实现了软硬件协同在线测试FPGA。在该平台支持下,我们成功完成了对各国产FPGA的测试任务。本研究成果为国内自主研发FPGA器件提供了有力保障,具有重大科研与实践价值,成功解决了国外公司在FPGA测试技术上的垄断问题,帮助国产FPGA器件实现完全国产化。

全文目录

第一章绪论  8-16
  1.1 现场可编程门阵列(FPGA)概述  8-9
  1.2 目前FPGA 的发展趋势及国内研究发展现状  9-12
  1.3 本课题的研究目的和主要研究内容  12-16
第二章 XC4000E 系列FPGA 结构及特性概述  16-30
  2.1 可编程逻辑功能块（CLB）  16-22
  2.2 输入/输出功能块（IOB）  22-23
  2.3 可编程互连资源（INTERCONNECT RESOURCES）  23-26
  2.4 XC4000E 系列FPGA 的配置过程  26-30
第三章可编程逻辑模块的测试  30-61
  3.1 FPGA 中典型的故障模型  30-31
  3.2 可编程逻辑模块（CLB）的测试  31-42
  3.3 进位逻辑模块(CLM)测试  42-49
  3.4 函数发生器RAM 模式的测试  49-61
第四章互连资源的测试  61-76
  4.1 FPGA 互连资源的故障模型  61-67
  4.2 FPGA 的可配置接口模块（CIM）测试研究  67-73
  4.3 输入输出功能块（IOB）的测试  73-76
第五章软硬件协同仿真测试平台  76-86
  5.1 测试条件要求分析  76-77
  5.2 搭建软硬件在线协同测试平台  77-78
  5.3 测试准备过程  78-83
  5.4 在线配置和测试 FPGA  83-86
第六章总结  86-88
致谢  88-89
参考文献  89-92
作者攻硕期间取得的成果  92

SRAM型FPGA的测试技术研究

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