基于VCD波形的FPGA实物自动化测试技术

许寿全

(江苏自动化研究所，江苏 连云港 222061)

0 引 言

随着系统理论[1]和装备软件的发展，对芯片的要求越来越高，而FPGA(field-programmable gate array)，即现场可编程门阵列，以其集成度高、功耗低、灵活性高等优点而被广泛应用在通信、数字信号处理、雷达和声呐领域[2]。如何降低FPGA软件故障率，提高装备质量，保证装备软件可靠运行，变得尤为重要[3]，也为软件测评提出更高的要求。

FPGA软件不同于常规软件，因其与硬件芯片、时钟频率、布局布线有关，需要经过静态分析、时序分析、动态仿真、实物验证等步骤[4]。动态仿真[5]利用仿真软件来模仿电路的硬件行为，从而对被测芯片的功能进行验证，因其脱离芯片采用纯软件仿真，无法保证信号实时性，导致测试结果失真，并且后仿真速度慢，影响软件测试效率。而实物验证由于外部信号模拟困难，信号输入灵活性相对软件仿真较差，测试数据范围窄，无法满足软件测试的充分性要求。

为此，该文提出一种基于VCD波形的FPGA实物自动化验证技术，该技术以VCD波形为基础，以硬件芯片为被测对象，既能保证输入信号的高实时性，又能满足灵活性需求。实验结果表明具有较高可信度，是当前FPGA软件测评过程的有力补充。

1 FPGA软件测试概述

1.1 FPGA软件测试原理

当前FPGA软件测评流程主要包括：静态检查规则、跨时钟域检查、功能仿真、门级仿真、逻辑等效性验证、动态时序仿真、静态时序分析、实物验证。其中，软件仿真借助仿真软件编写测试激励Testbench模拟信号输入，同时采集被测软件输出信号VCD波形，进行结论判定[6]。……