fpga测试技术研究new

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1、万方数据第2期2008年4月微处理机MICROPROCESSORSNo．2Apr．．2咖FPGA测试技术研究薛宏，赵欣(中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110032)摘要：随着FPGA的规模和复杂性的增加，测试显得尤为重要。FPGA测试对技术人员极具挑战性。首先介绍了SRAM型FPGA的结构概况，总结出FPGA的测试方法并应用于FPGA电路的实际测试，对FPGA测试技术进行了有益的探索。关键词：现场可编程门阵列；存储器型FPGA；可编程逻辑块(CLB)；连线资源中图分类号：TN407文献标

2、识码：A文章编号：l002—2279(2008)02—0011—04TestTechnOlOgyReSearChfOrFPGAXUEHorlg，ZHAOXin(吼e47琥鼢e彻娩加t鼬eD，蕊打m胁c加n切‰^，lD^呦，Gro印cDr弦瓜泐I，踟，咿，lgll0032，既iM)Abs咖ct：AsFP(翘incre鹪einsizeandcomplexi哆，completeandcorrec￡testingisincre船indyimportant．TestinganFPGAchipposesach

3、aUen舀ngproblemforte8tengineers．IIltllispaper跚outlineoft}leSRAM—basedFPGAstructureis西Ven，weproposeageneralmetllodologyfDrtestFP(谴onwhichwascaⅡiedoutanditisben靠cial唧lorationtotestforFPGA．、‘Keywords：FPGA；SRAM—basedFPGA；Co血gurablelogicb10ck(CLB)；Interconn

4、ectResourcel引言现场可编程门阵列(FPGA，FieldPr0铲嘲mabkGateArray)的出现是超大规模集成电路技术和计算机辅助技术发展的结果。FPGA器件集成度高、体积小，具有通过用户编程实现专门应用的功能。使用FPGA器件可以大大缩短系统的研制周期，减少资金投入。更吸引人的是，采用FPGA器件可以将原来的电路板级产品集成为芯片级产品，从而降低功耗，提高可靠性，同时还可方便地对设计进行在线修改。FPGA器件已成为整机研制开发的理想器件，特别适合于产品的样机开发和小批量生产，因此有

5、时人们也把FPGA称为可编程的ASIC。FPGA是电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，它能实现任何数字电路的功能，无论是复杂的CPu还是简单的74系列电路均可通过编程来完成。随着FPGA的广泛应用，其可靠性变得越来越突出，电子元器件可靠性试验和筛选越来越重要，因此对FPGA的测试需求变得尤为迫切。测试是设计中费用最高、难度最大的一个环节。测试费用可占到芯片制造成本的50％以上。测试对产品的上市时间、开发周期将会有越来越大的影响。测试已成为制约FPGA实际应用的一个关键因素。2FPGA硬件基

6、本结构目前生产FPGA的公司主要有xilill)【、Altem、Actel、Lattice、QuickLD舀c等，FPGA的品种和型号繁多。尽管这些FPGA的具体结构和性能指标各有特色，但它们都有一个共同之处，即由逻辑功能块排成阵列，并由可编程的互连资源连接这些逻辑功能块，从而实现不同的设计目标。下面以xilinx公司的FPGA为例，分析其结构特点。．FPGA一般由三种可编程电路和一个用于存放编程数据的SRAM组成，这三种可编程电路是：可编程逻辑块CLB(Co曲gurableL0舀cBlock)、

7、输入／输出模块10B(I／OBlock)和互连资源IR(hLterconnectResource)。CLB是FPGA的主要组成部分，是实现逻辑功能的基本单元，它主要由逻辑函数发生器、触发器、数据选择器等电路组成。它包含了N×N个配置逻辑块(cLBs)，对其编程可产生逻辑功能。所有配置单元数据集合组成了一个FPGA配置，每个CLB可作者简介：薛宏(1970一)，女。辽宁人，高级工程师，主研方向：集成电路测试。收稿日期：2007一12一04万方数据·12·微处理机2008年以通过IR与其他CLBs相连

8、。IOB提供了器件引脚和内部逻辑阵列之间的连接，通常排列在芯片的四周，主要由输入触发器、输入缓冲器、输出触发／锁存器和输出缓冲器组成。每个IOB控制一个引脚，可被配置为输入、输出或双向L／O功能。IR包括各种长度的金属连接线段和一些可编程连接开关，它们将各个cLB之间和IOB之间互相连接起来，构成各种复杂功能的系统。FPGA的基本特点主要有：(1)采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合格的芯片，可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。(2)FPGA内部有