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HWD4010型FPGA测试向量的设计与实现

作　者: 孙乔
导　师: 张顺生；崔自中
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: FPGA HWD4010 CLB 可测性设计自动化测试平台
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着FPGA的应用的范围越来越广,对FPGA的可靠性和精确性的要求也是越来越高。基于FPGA的可编程特性,使用独立测试就需要多个测试向量来完成测试,确保芯片在任何用户可能的编程条件下都可靠工作。本论文针对上述问题,以HWD4010型FPGA为主要研究对象,在详细研究HWD4010内部结构的基础上,基于“独立测试法”和“资源互补测试法”的测试思路对HWD4010的测试向量进行研究设计并实现。研究完成了对可编程逻辑模块(CLB)、输入输出模块(IOB)、互联线资源(IR)及其子模块的测试向量的研究。主要是基于“独立测试法”对CLB及其子模块进位逻辑(CLM)、查找表(LUT)的几种工作模式测试向量设计和IOB及其子模块的测试向量设计。基于“资源互补测试法”对IR及布线矩阵开关(PSM)、三态缓冲器(TBUF)的测试向量设计。所有测试向量以“一维阵列”为基础进行设计,以减少测试向量的个数。在测试向量设计的基础之上,我们开发了针对HWD4010进行实际测试的自动化测试平台。基于硬件描述语言(VerilogHDL)设计的测试激励通过测试平台转化为真实的测试激励,测试响应回读到测试平台进行检测,能够快速对HWD4010配置和测试。在该平台下我们完成了对HWD4010的测试。本论文研究的成果为国内自主研发FPGA提供有力的保障,具有重大科研和实践的价值,成功解决了国外公司在FPGA测试技术上垄断的问题。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
    1.2.1 国外FPGA 领域的发展现状  9-10
    1.2.2 国内FPGA 领域的发展现状  10-11
  1.3 论文工作及安排  11-12
第二章 HWD4010 型FPGA 结构及特性  12-26
  2.1 逻辑功能描述  12-23
    2.1.1 可配置逻辑模块（CLB）  12-15
    2.1.2 输入/输出模块（IOB）  15-17
    2.1.3 可编程互联线资源（IR）  17-21
    2.1.4 三态缓冲器  21-22
    2.1.5 宽边译码器  22-23
    2.1.6 片内振荡器  23
  2.2 配置  23-25
    2.2.1 专用管脚  24
    2.2.2 配置模式  24-25
    2.2.3 JTAG 模式配置  25
  2.3 本章小结  25-26
第三章 HWD4010 型FPGA 测试向量的设计  26-60
  3.1 可编程逻辑模块（CLB）测试向量设计  26-46
    3.1.1 D 触发器测试向量设计  27-29
    3.1.2 LUT 单元测试向量设计  29-40
    3.1.3 进位逻辑测试向量设计  40-46
    3.1.4 结论  46
  3.2 输入/输出模块（IOB）测试向量设计  46-53
    3.2.1 I/O 测试向量设计  46-50
    3.2.2 宽边译码器测试向量设计  50-53
  3.3 互联线资源（IR）测试向量设计  53-58
  3.4 本章小结  58-60
第四章 HWD4010 型FPGA 测试与分析  60-76
  4.1 测试条件分析和要求  60
  4.2 软硬件协同测试平台  60-61
  4.3 自动化测试平台  61-70
    4.3.1 配置数据存储  62-65
    4.3.2 FPGA 功能设计  65-70
  4.4 功能测试的实现  70-75
    4.4.1 D 触发器测试  70-72
    4.4.2 LUT 实现XOR 测试  72-74
    4.4.3 I/O 测试  74-75
  4.5 本章小结  75-76
第五章总结与展望  76-78
  5.1 论文总结  76
  5.2 工作展望  76-78
致谢  78-79
参考文献  79-81
攻读硕士期间取得成果  81-82

HWD4010型FPGA测试向量的设计与实现

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