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8位MCU设计验证及测试向量故障覆盖率分析

作　者: 席筱颖
导　师: 殷景华
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: MCU 功能验证 测试向量 故障覆盖率
分类号: TP368.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 196次
引　用: 2次
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内容摘要


随着科学技术发展,嵌入式单片机正发挥着越来越重要的作用,广泛应用在生产、生活及科研领域。从实现数据采集、过程控制、模糊控制等智能系统到人类的日常生活,都离不开单片机。因此,嵌入式单片机设计成为科技工作者所关注的焦点。美国ATMEL公司生产的89系列单片机是和8051兼容的新型单片机。由于内部含有Flash存储器,在产品开发及生产便携式商品和手提式仪器等方面得到广泛应用,是目前取代传统MCS-51系列单片机的主流单片机之一。本文对一款能够兼容89系列单片机指令集的8位MCU(ssh417)进行剖析,针对设计项目对其进行功能验证和测试向量故障覆盖率评估。目前测试技术主要分两个方向:1)集成电路设计阶段考虑到测试需要而插入一些可测试性结构,即基于DFT的测试;2)传统测试方法—不基于DFT的测试。可测试性技术是目前测试技术的发展方向。本文研究的8位MCU设计项目,由于产品性能和工程项目的要求,若采用可测试性设计会增加设计难度、增大芯片面积及增加生产成本。因此本文最终提取工业用测试向量由系统功能验证的测试激励产生,不基于可测性设计。激励生成和覆盖评估是模拟验证中的核心问题,本文对该问题展开研究,目的在于针对MCU设计项目,由Verilog结构化门级网表分析其功能测试向量的故障覆盖率。首先建立基于Verilog-HDL结构化门级网表仿真环境,包括结构化门级网表提取、指令集编译器应用、系统外部逻辑模型建模和建立各种激励。其次,应用Cadence公司的Verilog-XL仿真器对结构化门级网表进行功能验证,并应用Verifault-XL故障仿真器分析该功能测试向量的故障覆盖率。最后,在得到故障覆盖统计文件的基础上,通过分析故障统计文件中“status=undetected”的故障点,改进部分测试程序和适当地增加部分测试功能点,使功能测试向量故障覆盖率提高到92.1%,满足苏州国微工大微电子有限公司开发的8位MCU ssh417设计工程项目要求,该MCU可以进行初次投片与测试。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-20
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 大规模集成电路验证技术研究现状  12-17
    1.2.1 激励生成技术  14-15
    1.2.2 覆盖评估  15-17
  1.3 测试技术  17-18
  1.4 课题研究的意义  18-19
  1.5 本文主要工作及章节安排  19-20
第2章 功能验证与测试技术  20-30
  2.1 功能验证  20-24
    2.1.1 功能验证的目的、作用和当前面临的主要问题  21-23
    2.1.2 基于覆盖率的功能验证方法  23-24
  2.2 仿真验证的基本方法  24-26
    2.2.1 黑盒验证  24-25
    2.2.2 白盒验证  25
    2.2.3 灰盒验证  25-26
  2.3 大规模集成电路设计中的测试技术  26-29
    2.3.1 测试技术概述  26-28
    2.3.2 基于DFT 的测试技术  28
    2.3.3 不基于DFT 的测试技术  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 Verilog 仿真环境的建立  30-39
  3.1 MCU 体系结构  30
  3.2 本款MCU 的特点  30-33
    3.2.1 存储器方面  31
    3.2.2 I/O 接口  31
    3.2.3 外设方面  31-33
  3.3 验证环境的建立  33-38
    3.3.1 MCU 的系统模型  34-36
    3.3.2 指令集解释器  36
    3.3.3 系统外部逻辑模型的建模  36-37
    3.3.4 各种测试激励的建立  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章 功能验证与故障覆盖率分析  39-61
  4.1 MCU 系统模型的功能验证  39
  4.2 MCU 指令集和寻址方式的功能验证  39-41
  4.3 空闲模式和掉电模式的功能验证  41-42
  4.4 MCU 外设部分的功能验证  42-48
  4.5 MCU 测试向量的故障覆盖率分析  48-60
    4.5.1 故障模拟常用的故障模型  48-53
    4.2.2 故障检测和故障模拟  53-56
    4.2.3 Verifault-XL 故障仿真器和MCU 的故障模拟  56-57
    4.5.2 具体实现  57-59
    4.2.4 故障模拟结果分析  59-60
  4.6 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-65
攻读学位期间发表的学术论文  65-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 微型计算机 > 各种微型计算机 > 微处理机
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