4-81  嵌入式芯片的实时测试技术

吴  川

由于系统朝着小型化、智能化方向发展，嵌入式芯片（如FPGA）被广泛采用。传统的FPGA设计思路是软件编程、仿真、程序固化到硬件。为了保证功能化的FPGA与最初的设计思想一致，需要对它做硬件测试。

传统的测试是把FPGA放在整个系统中测试，或制作专门的硬件电路对其进行测试。本文运用一种新的测试思路—硬件在回路仿真，对某系统中的FPGA进行单独测试。首先通过Simulink建立FPGA前端系统的实时激励模型，通过xPC目标平台把模型编译成实时代码，下载到目标机上实时运行。模型中的信号被转化成物理信号通过I/O口发送给芯片，并且通过A/D采集芯片的反馈信号。然后对这些反馈信号进行分析(时序、幅度等)，从而达到测试的目的。激励模型建立，实时信号产生，实时信号的采集是本文研究的内容。

这里比较了几种可以用于实时测试的平台，最终选择xPC目标作为FPGA的测试工具。xPC目标是MathWorks公司提供和发行的一个基于RTW体系框架的附加产品，可将Intel80x86/Pentium计算机或PC兼容机转变为一个实时系统。使用xPC目标，用户只需安装相关的软件、一个编译器和I/O设备板，就可以将一个PC兼容机作为实时系统，来实现控制系统或DSP系统的快速原形化、硬件在回路中的测试和配备实时系统的功能。本文配置了测试平台，在深入理解系统函数工作机理基础上，开发了特定板卡在xPC目标下的驱动程序。

　　在详细分析了某系统中FPGA芯片的功能后，把芯片分为相对独立的计数功能和逻辑功能。首先对芯片的电气性能进行了测试，给出了芯片不上电、上电不稳等情况下的工作状态。对于芯片的逻辑功能测试，借鉴软件的黑箱方法，在分析了芯片功能的基础上，分别利用黑箱测试的伪穷举法、边值分析等对芯片的逻辑功能进行了测试，取得测试结果。

　　在完成芯片静态测试后，利用理论弹道数据，建立激励模型，对芯片进行了动态测试。芯片实际工作环境复杂，可能受各种因素干扰，为了了解芯片在各种干扰下的工作状态，最后提出了随机干扰测试的概念，并通过对激励信号加干扰（时间和幅度）的方法对芯片抗干扰能力进行了初步测试。实践证明xPC目标用于实时测试是可行的。