[发明专利]一种可编程逻辑器件互连资源的故障测试方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体涉及通用型可编程逻辑器件互连资源的自动化故障遍历测试方法。

背景技术

通用型可编程逻辑器件需要保证可编程逻辑器件(Field Programmable Gate Array FPGA)芯片对于任意用户配置都能正确实现所需要的电路功能。通常情况下，由于用户配置多种多样，而且随着FPGA芯片规模的增大，配置FPGA的时间从毫秒级到秒级不等，因此不可能将所有可能的用户配置均下载到FPGA芯片进行故障遍历测试。为完成对FPGA芯片故障遍历测试，一类与应用无关的(Application Independent)特殊配置集必须下载到FPGA芯片，以检测芯片内部的各种故障。这类为测试FPGA芯片而设计的配置集合，就是测试配置集。

测试FPGA芯片时，先将每个测试配置下载到芯片中，然后在输入端加入一组测试向量(Test Vectors)，最后对输出结果进行分析，测试芯片是否存在故障。目前FPGA互连资源的故障遍历还未完全实现测试自动化，工程师需要人工设计测试配置集和相应的测试向量集。如果覆盖率未达到要求，工程师还需要设计额外的测试配置和测试向量来提高故障覆盖率。

FPGA中可编程点(Programmable Interconnect Points，PIPs)由互连PIPs和逻辑块PIPs共同组成，但是高达90％的PIPs位于互连资源中。因此，互连资源的自动化故障遍历测试面临巨大挑战，如何用尽可能少的测试配置文件覆盖所有要求的故障类型是迫切需要解决的问题。

对于FPGA互连资源的遍历测试研究，类似的工作已经开展了很多。有学者设计了3个配置文件来测试PIPs和互连线段的故障，覆盖率达到100％，但其只针对特定互连结构的FPGA，适用范围受到较大局限。针对Xilinx公司Virtex系列芯片，研究人员运用最大流算法，对横向、竖向及对角线方向的开关矩阵(Switch Matrix)分别建立图，同样运用最大流的算法。但是针对互连线段的短路故障，利用了Virtex芯片硬件结构的特殊性，所有未使用到的互连资源可以被驱动为“0”或者“1”，具有硬件结构上的局限性，另外对各个方向的互连资源分别建图所需要的计算复杂度很高。

发明内容

本发明的目的在于基于布线资源图的硬件结构模型，提出一种不依赖于特定硬件结构的测试配置集快速生成算法，使其不仅能够覆盖所有的故障类型，而且配置个数少。

FPGA互连资源中存在的故障可分为两大类：开路和短路，如附图1所示。开路故障包括互连线段的开路故障和PIP的常开故障。短路故障包括互连线段的短路故障和PIP的常闭故障。故障类型还包括了互连线段的固定0故障和固定1故障，这两者可以分别等效为与电源线VDD和地线GND的短路故障。

本发明的目的通过下述方法和步骤实现：

为了达到上述发明目的，本发明首先针对FPGA互连资源中存在的故障类型提出生成完备测试配置集所需的条件：

(1)对于互连线段开路故障，在生成的所有测试配置文件中，所有的待测互连线段都必须有信号通过至少一次。

(2)对于PIP常开故障，在生成的所有测试配置文件中，所有的PIPs点都必须至少接通一次。

(3)为了检测出PIP的常闭故障，首先需要将PIP配置为断开，然后将PIP连接的两段互连线段分配到不同的被测线网，对两条被测线网施加不同的激励，根据结果能够检测出PIP的常闭故障。

(4)互连线段的桥接故障，可采用与PIP常闭故障类似的方法，对每个开关盒连接的互连线段，两两分配到不同的线网中来检测桥接故障。

在实际情况中，当条件(2)满足时，条件(1)一定满足；当条件(4)满足时，条件(3)一定满足。

生成的测试配置集必须保证满足上述所有的条件。

本发明所提出的可编程逻辑器件互连资源的故障测试方法，其实现步骤如下：

1、根据布线资源图生成测试资源图。