1 引言
FPGA 具有高速度、高集成度，可重复编程的特点，将其用于电路系统设计，可简化电路设计，增强电路功能。而作为电路系统的“中枢控制神经”，FPGA 的故障会引起整个电路系统的瘫痪，而用一般的测试方法很难对其实施故障测试诊断。
目前，某修理单位的自动测试设备对不含上述复杂逻辑器件电路板的测试诊断已有解决措施。但这些自动测试设备尚不能对含复杂逻辑器件电路板进行有效地测试，现有的自动测试设备未包含DSP和FPGA、CPLD 等仿真系统，不能对复杂逻辑器件的工作状态进行有效控制。
因此，含FPGA 电路板测试及故障诊断方法的研究，将显著提高电子装备的可维修性，使复杂逻辑器件给电子装备水平带来的提高能得到最大限度的发挥。
2 基于边界扫描的含FPGA电路板测试
系统级测试一般采用BIT( 内嵌测试) ，即在系统运行过程中，由内嵌测试程序实时监控系统的运行状态。一旦有故障发生，内嵌测试程序报告是哪个部件出错，就可拔出该部件进行修理。对现场级维修而言，含FPGA 器件电路板的故障检测要求快速准确，方法简单实用，能在最短时间内自动将故障定位到现场可更换单元( LRU) ，多采用边界扫描测试( BST，Boundary Scan Test) 方法。
边界扫描是一种可测试的结构技术，用来解决测试探针所不能实现的测试问题。它是在芯片的I /O 端上增加移位寄存器，把这些寄存器连接起来，加上时钟复位、测试方式选择以及扫描输入和输出端口，而形成边界扫描通道。由于边界扫描测试可直接获得芯片管脚的信息，所以完全可以实现芯片级、板极、系统级的测试。每个IEEE1149． 1 兼容的器件，都包括一个4 线或5 线的测试端口( TAP) 、一个状态机( TAP 控制器) 和由边界扫描单元构成的边界扫描移位寄存器。其接口和总线常被称为JTAG 接口和JTAG 总线，其结构如图1 所示。
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3 非完全边界扫描FPGA 电路板测试
由于测试性设计水平的限制，由边界扫描器件和非边界扫描器件组成的非完全边界扫描电路板广泛存在，如何对该类电路进行故障检测与隔离是需要研究的关键问题。
3． 1 非完全边界扫描电路板簇测试
利用“虚拟数据通道法”，通过电路板上的BS器件实现非BS 器件的测试［1］。其基本原理为: 首先将常规器件芯片聚类合并构成相应的逻辑功能簇“cluster”，其输入输出端口与若干BS 器件相连，按照一定的算法生成簇测试矢量。边界扫描测试开始时，簇测试矢量通过其输入端BS 器件加载，测试响应由输出端BS 器件捕获并通过边界扫描链移出，然后进行结果分析和处理。这种方法可以利用BS器件的虚拟通道对与其相连接的cluster 输入输出节点进行诊断，即通过虚拟输入和虚拟输出对逻辑功能簇进行诊断。对不与BS 器件相连的剩余输入输出端口，可以用其它方式加载测试矢量和捕获测试响应，进行实体输入与实体输出，即串行测试与并行测试相结合。
3． 2 基于BS 与数字I /O 测试向量的测试方法
在含有FPGA 器件的电路板中有部分电路，属于非边界扫描器件，位于电路板边缘连接器和FPGA器件形成的边界扫描链之间。这部分器件的功能测试难以进行，可以采用边界扫描测试技术与传统的外部输入矢量测试相结合的方法［2］。
该方法能实现非边界扫描器件的测试，但由于数字I /O 模块输入的矢量信号必须等到边界扫描完成一个循环周期后，才能接着输入下一个向量，受边界扫描测试矩阵中并行测试向量数目的影响，测试耗时长，尤其是与外部I /O 之间的时序难于控制，是研究的重点和难点。
3． 3 扩展边界扫描测试
针对基于边界扫描技术的测试系统实现难度大、故障覆盖率低等问题，提出了MERGE 法边界扫描技术。将一个完整的数字电路分为非边界扫描芯片簇、边界扫描芯片簇和混合芯片簇。通过边界扫描扩展卡，构造UUT 的边界扫描结构，然后通过边界扫描技术进行测试［3］。
该方法无法在现有ATE上实现自动测试，需要构建新的测试系统。
4 基于功能建模的含FPGA电路板测试
以上方法无法完成整板功能的测试，本文通过含FPGA 电路板功能建模，结合LASAR( Logic Automatic Simulate and Response) 仿真软件，在某型ATE上实现含FPGA 电路板的自动测试。 |
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