[发明专利]一种基于FPGA的FPGA筛选测试系统及方法

说明书

一种基于FPGA的FPGA筛选测试系统及方法，具有广泛的适用性，测试系统引出端少、连线结构简单，同时无需对被测电路进行代码仿真，可有效减少测试时间、节约测试费用，并便于外场调试。系统包括主控FPGA系统和被测FPGA系统；主控FPGA内部同时运行被测电路，用以产生被测电路的预期输出结果，通过比较主控FPGA运行得到的预期输出结果和被测FPGA的测试输出结果，判断被测FPGA是否运行正确，并将结果进行输出；主控FPGA内部存储多套不同的测试电路，以及与其配套的测试激励数据产生程序和比对程序，通过拨码开关进行选择，在主控FPGA读取拨码开关的状态后，控制被测FPGA系统中的FLASH存储芯片，使其输出相应的被测电路配置文件，完成对被测FPGA的配置。

技术领域

本发明涉及可编程逻辑器件的技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的FPGA筛选测试系统，以及基于FPGA的FPGA筛选测试方法，其适用于FPGA筛选试验过程中IO连接性测试、功能测试、性能测试与可靠性测试的实现。

背景技术

随着计算机、信息技术以及集成电路设计等技术领域的发展，数字信号处理由于具有精度高、灵活性大、易于大规模集成以及可进行多维数据处理等优势，其重要性日益在各个领域中表现出来。数字信号处理系统作为数字信号处理的载体，其核心部件是数字信号处理单元，FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)作为可重构数字处理单元的典型代表，以其很强大的计算能力和灵活性、低成本等优点在众多的数字处理单元中脱颖而出，被越来越多的用户所亲赖。

在高可靠应用领域，用户需要对采购的商用芯片进行补充筛选测试，以满足整机对元器件的使用可靠性要求。同时对于FPGA生产商而言，也需要在FPGA完成加工后进行筛选测试，以剔除不良品。

目前，FPGA芯片主要通过ATE(Automatic Test Equipment，自动测试仪)测试机台进行筛选测试，ATE设备通过对FPGA芯片输入测试向量和对测试输出结果进行分析，来诊断FPGA内部故障。ATE测试方法主要存在两大问题：

(1)需要昂贵的费用去购置或租用ATE设备，并需要开发设计特定的ATE测试程序和专用的测试电路板，同时还要采用ATE专用的连接器与线缆，这在一定程度上增加了用户需要负担的成本。

(2)随着FPGA集成度的不断增加，芯片规模越来越大，而封装I/O端口数量受限，利用ATE设备对全部的FPGA芯片进行覆盖性测试的难度越来越大。

因此，利用ATE设备进行FPGA芯片测试的局限性越来越凸显。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种基于FPGA的FPGA筛选测试系统，其具有广泛的适用性，测试系统引出端少、连线结构简单，同时无需对被测电路进行代码仿真，可有效减少测试时间、节约测试费用，并便于外场调试。

这种基于FPGA的FPGA筛选测试系统，其包括主控FPGA系统和被测FPGA系统；

主控FPGA系统包括：主控FPGA、FLASH存储芯片、电源芯片、晶体振荡器、复位按键、拨码开关、测试状态指示灯；电源芯片与外接电源连接，将5V或12V直流电压转换为主控FPGA所需的电压，同时为FLASH存储芯片和晶体振荡器供电；FLASH存储芯片用于存储主控FPGA的配置信息；晶体振荡器和复位按键产生电路运行所需的时钟信号和复位信号；

被测FPGA系统包括：被测FPGA、FLASH存储芯片、电源芯片和配置状态指示灯；电源芯片为FLASH存储芯片和被测FPGA供电；FLASH存储芯片用于存储被测FPGA的配置信息；

主控FPGA内部同时运行被测电路，用以产生被测电路的预期输出结果，通过比较主控FPGA运行得到的预期输出结果和被测FPGA的测试输出结果，判断被测FPGA是否运行正确，并将结果进行输出；