一种基于最大流方法的ＦＰＧＡ测试方法技术

本发明专利技术涉及ＦＰＧＡ的应用测试技术，具体公开一种基于最大流方法的ＦＰＧＡ测试方法；它包括适用于方法的基本ＦＰＧＡ建模方法，基于带有预测机制的深度优先搜索算法的最大流方法，并针对ＦＰＧＡ结构特点的约束检查；本方法能够自动生成测试配置，且不依赖具体某一ＦＰＧＡ器件的结构，具有普适性，能够被广泛的推广；本方法不刻意区分配置中涉及的资源类型，做到了资源全覆盖的一次性测试配置自动生成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及现场可编程门阵列FPGA的应用测试技术，具体的说是一种基于最大 流方法的FPGA测试方法。
技术介绍
FPGA(现场可编程门阵列)器件凭借其内部资源丰富、结构配置灵活等特性，而越 来越广泛的应用在了各种电子产品之中。由于FPGA的特殊结构，传统的芯片测试技术已经 不再适用，进而产生了很多针对FPGA芯片应用测试的方法。FPGA可以被描述为一个二维网格结构，主要由可配置的逻辑单元、输入输出单元 和连接这些单元的互连结构。在实际应用中，就是通过配置这些资源来组成实现不同功能 的电路结构，即测试配置。进行FPGA应用测试的核心思想是利用器件的可配置性，通过将 器件配置成不同的特定结构，充分使用内部资源，通过分析其对各种测试向量的响应，进而 实现对资源故障测试。评价测试方法优劣的主要指标是能否实现测试配置的最小集，以及 覆盖资源故障的最大集。目前，对FPGA测试的研究主要存在以下两个局限一是测试对象的确定性，即特 定的方法只针对特定结构的器件，且多半都是手动确定配置的结构和方法；二是区分了逻 辑单元和互联结构，在FPGA 二维结构的规律和重复性的基础上对器件进行配置，由于其配 置本身的可预见性而使故障集存在一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术根据现有技术中存在的问题，提出一种基于最大流方法的FPGA测试方法。本专利技术为实现上述目的采用的技术方案是一种基于最大流方法的FPGA测试方 法，该测试方法包括如下步骤步骤1)根据FPGA结构建立有向图模型；将FPGA化分为配置单元结构和互连线结 构；所述配置单元结构包括逻辑单元、输入输出单元及互联单元中的配置开关形成的互联 开关矩阵；所述互连线结构为各配置单元结构间的引线；步骤2)将FPGA建立有向图模型时，所述逻辑单元的基本组成结构对应有向图模 型中的一个顶点，所述互联开关矩阵的每个端口对应有向图模型一个顶点；所述互连线对 应有向图模型的一个边；步骤3)在步骤1中有向图模型的基础上增加“源S”顶点和“汇T”顶点；所述“源 S”与输入输出单元的输入端口顶点相连，“汇T”与输出单元输出端口的顶点相连；通过所 述“源S”顶点及“汇T”顶点将数据路径转化为从起点“源S”到终点“汇T”路径的集合。步骤4)FPGA测试配置自动生成采用求最大流方法，该方法第一、定义每个边容 量；第二、增流过程中采用路径搜索算法；第三、在流生成过程中对有向图的实时检测动态 调整；步骤5)当步骤4)中达到某一最大流时，将最大流中所有路径的集合映射到FPGA中构成一个测试配置，记录测试配置后，模型重新初始化；步骤6)重复步骤准4)中最大流测试，当连续两次求最大流操作的结果相同时，将 统计所有的顶点和边在已有测试配置中的使用情况；将始终没有出现在测试配置中的顶点 和边(不包括双向连线抽象出的两条边有一条未出现的情况)为起点分别向“源S”和“汇 T”路径搜索，最终将所有的顶点和边都被包含在测试配置中，输出自动匹配结果。所述逻辑单元基本组包括多路选择器、查找表、触发器。所述互连线，容量设置为1 ；配置开关，其容量设置为1 ；所述多路选择器的输出容 量设置为1 ；触发器的输出容量设置为1 ；查找表LUT的输出容量设置为LUT的输入数。所有在测试配置中出现过的顶点和边，将在模型中被特殊标注，在下一次操作中 优先使用没有特殊标注的顶点和边。所述路径搜索算法中增加预测机制的深度优先算法，该预测机制算法在某一数据 路径搜索到某一顶点VI，并从顶点Vi向其第二级顶点搜索前，先对第二级顶点进行预测优 先排序；所述预测优先排序的原则是第二级顶点所连接的第三级顶点中未被遍历到的顶点 越多，则这个第二级顶点的优先级越高，在进行排序后，选取优先级最高的第二级顶点作为 Vl的下一级连接。所述依据FPGA模型的约束，对模型的结构进行的动态调整，调整包括输入端口 被选中的输入输出单元，其输出端口的顶点将在模型中被屏蔽掉；对于在建模时被抽象为 两条边双线数据连线，在其中某一条边被使用后，另外一条边也将在模型中被屏蔽掉。本专利技术的优点1、本方法能够自动生成测试配置，且不依赖具体某一 FPGA器件的结构，具有普适 性，能够被广泛的推广。2、本方法不刻意区分配置中涉及的资源类型，做到了资源全覆盖的一次性测试配 置自动生成。3、本专利技术针对FPGA的特点采取了带有预测机制和结构约束判定的深度优先搜索 算法，有效的提高了搜索的效率和测试配置的完备性。附图说明图1为测试配置自动生成基本流程。 具体实施例方式如图1所示一种基于最大流方法的FPGA测试方法，该测试方法包括如下步骤 步骤1)根据FPGA结构建立有向图模型；将FPGA化分为配置单元结构和互连线结构；所 述配置单元结构包括逻辑单元、输入输出单元及互联单元中的配置开关形成的互联开关矩 阵；所述互连线结构为各配置单元结构间的引线；步骤2)将FPGA建立有向图模型时，所述 逻辑单元的基本组成结构对应有向图模型中的一个顶点，所述互联开关矩阵的每个端口对 应有向图模型一个顶点；所述互连线对应有向图模型的一个边；步骤幻在步骤1中有向图 模型的基础上增加“源S”顶点和“汇T”顶点；所述“源S”与输入输出单元的输入端口顶点 相连，“汇T”与输出单元输出端口的顶点相连；通过所述“源S”顶点及“汇T”顶点将数据 路径转化为从起点“源S”到终点“汇T”路径的集合。步骤4)FPGA测试配置自动生成采用最大流方法，该方法第一、定义每个边容量；第二、增流过程中采用路径搜索算法；第三、在 流生成过程中对有向图的实时检测动态调整；步骤5)当步骤4)中达到某一最大流时，将最 大流中所有路径的集合映射到FPGA中构成一个测试配置，记录测试配置后，模型重新初始 化；步骤6)重复步骤准4)中最大流测试，当连续两次求最大流操作的结果相同时，将统计 所有的顶点和边在已有测试配置中的使用情况；将始终没有出现在测试配置中的顶点和边 (不包括双向连线抽象出的两条边有一条未出现的情况)为起点分别向“源S”和“汇T”路 径搜索，最终将所有的顶点和边都被包含在测试配置中。所述逻辑单元基本组包括多路选择器、查找表、触发器。所述互连线，容量设置为 1 ；配置开关，其容量设置为1 ；所述多路选择器的输出容量设置为1 ；触发器的输出容量设 置为1 ；查找表LUT的输出容量设置为LUT的输入数。所有在测试配置中出现过的顶点和 边，将在模型中被特殊标注，在下一次操作中优先使用没有特殊标注的顶点和边。所述路径搜索算法中增加预测机制的深度优先算法，该预测机制算法在某一数据 路径搜索到某一顶点VI，并从顶点Vi向其第二级顶点搜索前，先对第二级顶点进行预测优 先排序；所述预测优先排序的原则是第二级顶点所连接的第三级顶点中未被遍历到的顶点 越多，则这个第二级顶点的优先级越高，在进行排序后，选取优先级最高的第二级顶点作为 Vl的下一级连接。所述依据FPGA模型的约束，对模型的结构进行的动态调整，调整包括输入端口 被选中的输入输出单元，其输出端口的顶点将在模型中被屏蔽掉；对于在建模时被抽象为 两条边双线数据连线，在其中某一条边被使用后，另外一条边也将在模型中被屏蔽掉。本专利技术以FPGA结构建立有向图模型实现功能为基础，这一建模过程存在一定的 目标依赖性，FPG本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于最大流方法的ＦＰＧＡ测试方法，其特征在于：该测试方法包括如下步骤：步骤１）根据ＦＰＧＡ结构建立有向图模型；将ＦＰＧＡ化分为配置单元结构和互连线结构；所述配置单元结构包括逻辑单元、输入输出单元及互联单元中的配置开关形成的互联开关矩阵；所述互连线结构为各配置单元结构间的引线；步骤２）将ＦＰＧＡ建立有向图模型时，所述逻辑单元的基本组成结构对应有向图模型中的一个顶点，所述互联开关矩阵的每个端口对应有向图模型一个顶点；所述互连线对应有向图模型的一个边；步骤３）在步骤１中有向图模型的基础上增加“源Ｓ”顶点和“汇Ｔ”顶点；所述“源Ｓ”与输入输出单元的输入端口顶点相连，“汇Ｔ”与输出单元输出端口的顶点相连；通过所述“源Ｓ”顶点及“汇Ｔ”顶点将数据路径转化为从起点“源Ｓ”到终点“汇Ｔ”路径的集合。步骤４）ＦＰＧＡ测试配置自动生成采用求最大流方法，该方法第一、定义每个边容量；第二、增流过程中采用路径搜索算法；第三、在流生成过程中对有向图的实时检测动态调整；步骤５）当步骤４）中达到某一最大流时，将最大流中所有路径的集合映射到ＦＰＧＡ中构成一个测试配置，记录测试配置后，模型重新初始化；步骤６）重复步骤准４）中最大流测试，当连续两次求最大流操作的结果相同时，将统计所有的顶点和边在已有测试配置中的使用情况；将始终没有出现在测试配置中的顶点和边（不包括双向连线抽象出的两条边有一条未出现的情况）为起点分别向“源Ｓ”和“汇Ｔ”路径搜索，最终将所有的顶点和边都被包含在测试配置中，输出自动匹配结果。...

【技术特征摘要】
1.一种基于最大流方法的FPGA测试方法，其特征在于该测试方法包括如下步骤步骤1)根据FPGA结构建立有向图模型；将FPGA化分为配置单元结构和互连线结构；所述配置单元结构包括逻辑单元、输入输出单元及互联单元中的配置开关形成的互联开关 矩阵；所述互连线结构为各配置单元结构间的引线；步骤2、将FPGA建立有向图模型时，所述逻辑单元的基本组成结构对应有向图模型中 的一个顶点，所述互联开关矩阵的每个端口对应有向图模型一个顶点；所述互连线对应有 向图模型的一个边；步骤3)在步骤1中有向图模型的基础上增加“源S”顶点和“汇T”顶点；所述“源S” 与输入输出单元的输入端口顶点相连，“汇T”与输出单元输出端口的顶点相连；通过所述 “源S”顶点及“汇T”顶点将数据路径转化为从起点“源S”到终点“汇T”路径的集合。步骤4) FPGA测试配置自动生成采用求最大流方法，该方法第一、定义每个边容量；第 二、增流过程中采用路径搜索算法；第三、在流生成过程中对有向图的实时检测动态调整；步骤5)当步骤4)中达到某一最大流时，将最大流中所有路径的集合映射到FPGA中构 成一个测试配置，记录测试配置后，模型重新初始化；步骤6)重复步骤准4)中最大流测试，当连续两次求最大流操作的结果相同时，将统计 所有的顶点和边在已有测试配置中的使用情况；将始终没有出现在测试配置中的顶点和边 (不包括双向连线抽象出的两条边有一条未出现的情况)为起点分别向“源S”和“汇T”路 径搜索，最终将所有的顶点和边都被包含在测...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志家，吕岩，马继开，谢闯，张超，赵雪峰，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]