一种基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统技术方案

本发明专利技术旨在为PROM的循环读写测试提供一种快速可靠的测试系统测试方案，具体涉及一种基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统。本发明专利技术改变了传统测试系统的上位机下位机分工，具体来说，循环读写测试中多次测试产生的结果的统计处理比如计算单Bit错误在全部错误中的占比，这些工作全部在下位机完成，最终FPGA只向上位机发送最后的测试结果，通过这种方案大幅减少上位机下位机间的通信数据量，提高了整个测试系统的运行速度；并且在测试板PCB设计方面，提出将PROM插座和测试板底座分离连接，以提高该测试系统对不同测试项目的适应能力。测试系统对不同测试项目的适应能力。测试系统对不同测试项目的适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统


[0001]本专利技术为静态存储器的外部测试装置设计，具体涉及一种基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统设计方案。

技术介绍

[0002]在太空中运行的电子设备会不可避免地受到高能粒子的干扰，且航天器所处的温度电压环境可能都处于较恶劣情况，这些环境因素会导致航天器中的存储芯片出错，进而导致整个系统出现错误甚至故障失效，因此运行在这些设备上的存储芯片必须具备航天级的可靠性。反熔丝PROM(Programmable Read
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on ly Memory)作为一种具备抗辐照能力的高可靠型存储器，在宇航应用中具有重要的研究意义，对一款反熔丝PROM产品，在实际应用在航天器前，我们必须对其可靠性进行评定，评定方法有很多，比如高温老化测试、PROM底层器件经时击穿测试、高低温功能测试、循环读测试等。对于PROM某些测试内容比如循环读测试，传统的测试方法有一定的缺陷：传统的功能测试一般是上位机下位机配合，下位机负责基础的读写的功能，测试数据的统计处理则交给上位机，上位机下位机间通过某种方法建立通信连接，这种方法将不可避免带来很高的通信成本，一旦循环读测试的测试轮数很高或者PROM单次读的时间较长，使用这种方法将较难完成测试。

技术实现思路

[0003]针对上述存在问题或不足，为解决循环读测试系统的高通信成本的问题，本专利技术提供了一种基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统。本专利技术通过将全部的逻辑处理、数据处理都用 FPGA硬件来完成，上位机仅用于发送测试起始信号和接收测试结果来大幅度降低整个测试系统的通信成本从而提高了测试速度和效率。
[0004]一种基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统，FPGA程序包括通信串口模块、循环逻辑控制模块、PROM接口模块，此外所有数据处理均在FPGA而非上位机中完成、测试板底板和PROM 的连接方式为可分离式连接。
[0005]所述通信串口模块实现了UART串口通信协议，其输入信号为一bit信号uart_rx和一 bit信号uart_tx，其中uart_rx信号为UART通信接收信号，uart_tx信号为UART通信发送信号，输出信号为一个START信号，其作用为指示整个测试系统开始工作，产生START的条件是uart_rx接受到上位机发送的特定单byte信号，比如十六进制数55。整个模块用于实现和上位机PC的串口通信；
[0006]循环逻辑控制模块用于实现核心的测试功能，其从通信串口接收START信号后开始循环测试逻辑，利用FPGA自带的BRAM存储器，循环过程为先将整个PROM的数据全部存到一个与 PROM等大的BRAM中，随后循环读一百万轮PROM，每轮读PROM的时候将PROM的值与BRAM中存放的PROM初始值进行对比，如果出错则记录出错情况和出错类型，在循环读完100万轮 PROM后，通过串口向上位机发送记录的出错统计结果，这些结果数据的产生和计算(比如单 bit错误在全部错误中的占比)均在FPGA内完成，而不是将原始数据发送给上位机
然后由上位机来计算。
[0007]PROM接口模块是FPGA与PROM的端口通信模块，PROM与FPGA间的通信需要经过电平转换、DAC、运放等芯片的处理，这些处理都在PROM接口模块完成。
[0008]进一步的，所述整个PROM可靠性测试系统中，上位机PC发送起始信号后，全部的测试流程及中间信息存储均在FPGA中完成，大幅度降低FPGA与PC间的通信成本，以提高整个测试系统的运行速度。
[0009]进一步的，所述通信串口模块使用UART串口即可完成，在简单条件下，上位机PC与FPGA 实现UART通信仅需三根杜邦线，一根接收线uart_rx，一根发送线uart_tx，一根接地线，以在满足通信要求的情况下降低整个测试系统的通信成本。
[0010]进一步的，所述循环逻辑控制模块完全实现整个PROM的测试算法，整个测试过程中，PROM 循环到多少轮，地址指针到了多少，如果出错，如何记录出错数据并进行后续处理，这些均在该模块中解决。
[0011]进一步的，所述PROM接口模块中，主要是处理DAC、ADC、运放、电平转换芯片等外围功能芯片的相关信号。
[0012]进一步的，FPGA、PROM以及与测试相关的一些功能芯片比如DAC、运放等均可集成在一个PCB板上，该PCB单板即是一个测试系统板。
[0013]进一步的，仅在测试全部完成后，测试板PCB通过串口通信模块向PC发送这轮测试的结果报告，在此时间之外FPGA可以不通过串口发送信息到上位机。
[0014]进一步的，测试板PCB的电源部分需要外部直流电源供电，以保证FPGA、PROM和外围芯片的正常运行，同时，使用外部直流电源供电可以方便在某些测试项目中改变供电电压。
[0015]进一步的，PROM与测试板PCB的连接通过PROM插座来完成而非直接将PROM焊接在测试板PCB上，通过这种方式使PROM与测试板PCB的连接方获得了一定的灵活性，在高低温测试等环境下可以将测试板PCB与PROM插座分离连接。
[0016]进一步的，循环逻辑控制模块中具体采用的测试算法是可以更改的，这也就决定该测试系统具有很强的外延性和可扩展性。对于反熔丝PROM来说，这是一种只能单次写入的存储器，其特点是初始情况下所有存储节点全部存储逻辑0，后续可以通过一次写入将逻辑0变成逻辑1，但是逻辑1无法再变成逻辑0，因此对该种存储器的可靠性测试主要就是循环读测试，测试其最大可以读多少轮而不出错，或者出错后统计它的出错类型是什么样的，单Bit错误占全部错误的比率等；而对于有的存储器可以多次写入的，可以将循环读变成循环读写或者别的类型的测试，这些更改都可以在循环逻辑控制模块中予以实现。
[0017]综上所述，本专利技术通过将测试工作和数据处理全部在FPGA中完成而大幅度降低了通信成本，提高了整个测试系统的工作效率，此外，由于测试系统的核心逻辑都在FPGA软代码中可以更改，因此该系统具有很强的可扩展性，可以方便地应用到不同型号的PROM以及不同的测试项目中。同时，在硬件设计上，本专利技术采取让PROM和测试板PCB通过可分离的方式进行连接的方法，以使得在某些特殊项目比如高低温测试中可以方便地让PROM和测试板处于不同的环境中。
附图说明
[0018]图1为实施例的循环逻辑控制模块逻辑框图；
[0019]图2为实施例FPGA代码状态机转移图；
[0020]图3为实施例PCB测试板版图；
[0021]图4为实施例的PROM和PCB测试板分离连接样图；
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，下面将结合附图及实施实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施实例仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。
[0023]一种基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统，设计工作的核心部分包括FPGA程序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统，其基本特征在于：FPGA程序包括通信串口模块、循环逻辑控制模块、PROM接口模块，测试过程中所有中间数据处理均在FPGA中而非上位机中完成、测试板底板和PROM的连接方式为可分离式连接。所述通信串口模块实现了UART串口通信协议，其输入信号为一bit信号uart_rx和一bit信号uart_tx，其中uart_rx信号为UART通信接收信号，uart_tx信号为UART通信发送信号，输出信号为一个START信号，其作用为指示整个测试系统开始工作，产生START的条件是uart_rx接受到上位机发送的特定单byte信号，比如十六进制数55。整个模块用于实现和上位机PC的串口通信；循环逻辑控制模块用于实现核心的测试功能，其从通信串口接收START信号后开始循环测试逻辑，利用FPGA自带的BRAM存储器，循环过程为先将整个PROM的数据全部存到一个与PROM等大的BRAM中，随后循环读一百万轮PROM，每轮读PROM的时候将PROM的值与BRAM中存放的PROM初始值进行对比，如果出错则记录出错情况和出错类型并在FPGA上进行出错分析，在循环读完100万轮PROM后，通过串口向上位机发送记录的出错统计结果；PROM接口模块是FPGA与PROM的端口通信模块，PROM与FPGA间的通信需要经过电平转换、DAC、运放等芯片的处理，这些处理都在PROM接口模块完成。2.如权利要求1所述基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统，其特征在于：所述整个PROM可靠性测试系统中，上位机PC发送起始信号后，全部的测试流程及中间信息存储均在FPGA中完成，大幅度降低FPGA与PC间的通信成本，以提高整个测试系统的运行速度。3.如权利要求1所述基于FPGA实现的PROM可靠性测试系统，其特征在于：所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小东，王佳辉，陈嘉豪，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：