基于Virtex5的FPGA全覆蓋五倍線確定性布線測試

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）

1 引言

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。

2 Virtex5 FPGA的五倍線結構

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

3 FPGA布線資源典型故障和測試方法

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>