李 光,謝 達,董宜平,胡 凱
(1.無錫中微億芯有限公司,江蘇無錫 214072;2.中國電子科技集團公司第五十八研究所,江蘇無錫 214072)
可編程邏輯器件FPGA的應用越來越廣泛,對FPGA的測試也變得越來越重要。評價FPGA測試方法的好壞標準包括故障覆蓋率、配置文件數、自動化程度。目前工業界測試為了達到特定目標,會精心設計每一個配置文件,確定性布線是一個重要方法。而學術界測試方法更關注自動化程度,他們一般設計復雜的測試優化算法自動生成配置文件[1]。
對FPGA進行確定性功能測試一般分為三個步驟:首先,給FPGA配置確定的配置文件;其次,在配置完成后,在相應的管腳施加外部測試向量;最后,通過觀察輸出管腳的結果來分析判斷芯片的故障。
本文介紹了一種基于XDL(Xilinx Design Language)語言的FPGA確定性布線測試方法,對互聯資源的五倍線進行測試。
Xilinx公司基于Virtex系統架構的xc5vlx330的FPGA, 包 括 IOB (Input/output Block)、CLB(configurable Logic Block)、CLB的互聯開關盒 SB(Swith Box)等?;谝陨霞軜嫷腇PGA,IOB的物理位置位于左側和右側。
FPGA內部互聯開關盒架構包括單倍線、二倍線、五倍線、長線等。V5LX330的五倍線共十六個方向,包括 ER(East Right)、WR(West Right)、EL(East Left)、WL(West Left) 四個水平方向,SL(South Left)、NL(North Left)、SR(South Right)、NR(North Right)四個豎直方向,EN(East North)、WS(West South)、NE(North East)、SW(South West)左下右上四個對角線方向和ES(East South)、WN(West North)、NW(North West)、SE(South East)左上右下四個對角線方向。每個方向三根線,圖1以平方向和對角線方向各舉一例作為說明。

圖1 FPGA V5LX330內部五倍線示意圖
FPGA功能測試主要分為CLB測試、互聯資源測試和RAM測試。在FPGA芯片中,互聯資源占據FPGA芯片面積的大部分(50%~90%),是FPGA資源中發生故障概率最高的部分?!?br>