一种FPGA内部资源甄别与定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种FPGA内部资源甄别与定位方法及系统，其特征在于，包括以下内容：1)对需处理的资源进行开发配置生成配置位流，并将配置位流下载到待测FPGA芯片中；2)获得需处理资源的初始回读文件；3)生成需处理资源新状态的配置位流和二次回读文件；4)生成比对文件；5)生成新资源掩模文件；6)获取需处理资源的回读位流；7)甄别需处理资源的回读位流与生成的新状态的配置位流之间的区别，确定需处理资源的事件；8)确定需处理资源的有效信息；9)重新生成需处理资源的配置位流，并将确定的有效信息烧入重新生成的配置位流进行定时回读，完成待测FPGA芯片内部资源的甄别与定位，本发明专利技术可以广泛应用于FPGA与辐射效应检测领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种FPGA内部资源甄别与定位方法及系统
本专利技术是关于一种FPGA(现场可编程门阵列)内部资源甄别与定位方法及系统，属于FPGA与辐射效应检测领域。
技术介绍
目前，大数据、云计算、人工智能以及航天领域的发展对超/特大规模FPGA器件的集成度和工作性能等方面有了更大地需求。为提升性能、节约面积，芯片的特征尺寸已经降低到纳米尺度，使得本身结构复杂又对环境敏感的FPGA器件在软错误的甄别与定位方面难度更高。当前，主流的FPGA软错误测试方法包括常规硬件电路测试、基于ATE(自动测试设备)的测试和基于BIST(内部自测)的测试，它们虽有一定的优点，但是均存在明显的不足：1)常规硬件电路测试，常规硬件电路测试方法是基于FPGA的逻辑资源架构的软错误测试电路，再加工PCB板构建整个电路系统，是目前最常用的测试方法。这种方法具体是通过HDL(硬件描述语言)代码完成FPGA内部电路的配置并生成位流文件，然后由EDA(电子设计自动化)软件将位流文件下载至FPGA中，再经外围电路或外接的信号发生器产生相应的测试激励，最后通过主控MCU(微控制单元)或FPGA等判断测试响应是否正确。然而，整个流程需要较多的硬件设备，较复杂、自动化程度低、测试周期长且成本高。2)基于ATE的测试，基于ATE的FPGA测试方法是通过编写测试程序，由计算机控制自动化完成测试序列的方法。具体为根据编写的测试程序在ATE测试设备管脚上产生相应的测试激励来配置FPGA内部状态，然后通过对应管脚回收FPGA内部的测试响应，并进行处理和比较来判断测试响应的正确性。相对于传统的FPGA测试方法，该方法能够加快测试流程。但是，由于需要使用ATE测试设备，该方法存在测试设备成本高且存储空间有限的缺点，能够存储的测试序列和回收的响应是有限制的，会对完成FPGA的测试完整性造成影响。3)基于BIST的测试，基于BIST的FPGA测试方法是在原有FPGA测试电路的基础上嵌入BIST电路完成对应测试。BIST电路包含测试向量产生器(TPG)、被测电路(CUT)和响应分析器(ORA)。TPG用于在FPGA内部产生测试序列，并输入到被测电路中。CUT为待测试的FPGA测试电路，通过TPG产生测试序列，然后由ORA对测试响应进行分析得到结果并输出。这种方法通过硬件电路在FPGA内部产生测试序列从而减少ATE设备的使用，节约测试费用。但是，由于需要在FPGA内部嵌入BIST电路，不仅占用其内部资源，造成需要多次测试才能完成对整个内部资源的覆盖，且BIST电路需要花费大量时间进行设计，通用性不强。因此，当前的方法中，常规硬件电路测试FPGA流程复杂且耗时长，需要设计专门的测试电路；基于ATE的测试方法虽然速度快但是成本高；而基于BIST的测试方法需要花费大量人力进行测试电路设计。上述几种测试方法显然很难满足当今社会越来越严格地测试和评估的需求。所以，专利技术一种能够兼顾复杂度、成本和测试速度且实际可行的FPGA测试方法至关重要。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够兼顾复杂度、成本和测试速度的FPGA内部资源甄别与定位方法及系统。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种FPGA内部资源甄别与定位方法，其特征在于，包括以下内容：1)对需处理的资源进行开发配置生成配置位流，并将配置位流下载到待测FPGA芯片中；2)根据生成的配置位流，获得需处理资源的初始回读文件；3)更改需处理资源的每一状态值，生成需处理资源新状态的配置位流和二次回读文件；4)分析需处理资源的初始回读文件和二次回读文件的资源文本，生成比对文件；5)根据需处理资源的初始回读文件和生成的比对文件，生成新资源掩模文件；6)对待测FPGA芯片进行实测，获取需处理资源的回读位流；7)根据新资源掩模文件，甄别需处理资源的回读位流与生成的新状态的配置位流之间的区别，确定需处理资源的事件；8)根据确定的事件，通过初始回读文件和新资源掩模文件，确定需处理资源的有效信息；9)重新生成需处理资源的配置位流，并将确定的有效信息烧入重新生成的配置位流进行定时回读，完成待测FPGA芯片内部资源的甄别与定位。进一步，所述初始回读文件包括初始资源状态文件、初始资源掩模文件和初始逻辑位置文件；所述二次回读文件为对需处理资源新状态生成的资源状态文件、资源掩模文件和逻辑位置文件。进一步，所述步骤3)中需处理资源的状态更改方法包括：配置及布线资源通过约束方法配置状态及走线方式；存储器和触发器资源将资源位置设置为相反状态。进一步，所述步骤4)的具体过程为：4.1)比对需处理资源的初始回读文件与生成的二次回读文件的对应位，统计并确认需处理资源的数量和在回读文件中的序列位置，生成比对文件；4.2)提取比对文件中所有的差异项，并结合需处理资源的初始资源掩模文件和初始逻辑位置文件，分析需处理资源的资源种类；4.3)根据需处理资源的资源种类，将生成的比对文件写成与初始回读文件格式相同的文件。进一步，所述步骤4.1)中的比对结果按照下述逻辑写入比对文件中：凡对应位数值相同的资源状态位，比对文件的该位置为0；凡对应位数值不同的资源状态位即差异项，比对文件的该位置为1；或者，凡对应位数值相同的资源状态位，比对文件的该位置为1；凡对应位数值不同的资源状态位，比对文件的该位置为0。进一步，所述步骤5)的具体过程为：5.1)根据生成的比对文件和需处理资源的资源种类，对需处理资源的初始资源掩模文件进行修订，即根据需处理资源的资源种类，将比对文件带入初始资源掩模文件中，并将比对文件确定的资源状态位全部置为零，得到修订后的资源掩模文件；5.2)按照初始资源掩模文件的行列格式，将修订后的资源掩模文件写成新资源掩模文件。进一步，所述步骤5.1)中对需处理资源的初始资源掩模文件进行修订的处理逻辑为：设置一个量，凡比对文件中为0的资源状态位，该量的对应位数据均等于对应位上初始资源掩模文件的值；凡比对文件中为1的资源状态位，该量的对应位均等于0。进一步，所述有效信息包括需处理资源的当前时刻、发生变化的资源数量和位置，以及变化类型。一种FPGA内部资源甄别与定位系统，其特征在于，包括：开发配置模块，用于对需处理的资源进行开发配置生成配置位流，并将配置位流下载到待测FPGA芯片中；初始回读文件获取模块，用于根据生成的配置位流，获得需处理资源的初始回读文件；状态值更改模块，用于更改需处理资源的每一状态值，生成需处理资源新状态的配置位流和二次回读文件；比对文件生成模块，用于分析需处理资源的初始回读文件和二次回读文件的资源文本，生成比对文件；新资源掩模文件生成模块，用于根据需处理资源的初始回读文件和生成的比对文件，生成新资源掩模文件；回读位流获取模块，用于对待测FPGA芯片进行实测，获取需处理资源的回读位流；事件确定模块，用于根据新资源掩模文件，甄别需处理资源的回读位流与生成的新状态的配置位流之间的区别，确定需处理资源的事件；有效信息确定模块，用于根据确定的事件，通过初始回读文件和新资源掩模文件，确定需处理资源的有效信息；定时回读模块，用于重新生成需处理资源的配置位流，并将确定的有效信息烧入重新生成的配置位流进行定时回读，完成待测FPGA芯片内部资源的甄别与定位。进一步，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FPGA内部资源甄别与定位方法，其特征在于，包括以下内容：1)对需处理的资源进行开发配置生成配置位流，并将配置位流下载到待测FPGA芯片中；2)根据生成的配置位流，获得需处理资源的初始回读文件；3)更改需处理资源的每一状态值，生成需处理资源新状态的配置位流和二次回读文件；4)分析需处理资源的初始回读文件和二次回读文件的资源文本，生成比对文件；5)根据需处理资源的初始回读文件和生成的比对文件，生成新资源掩模文件；6)对待测FPGA芯片进行实测，获取需处理资源的回读位流；7)根据新资源掩模文件，甄别需处理资源的回读位流与生成的新状态的配置位流之间的区别，确定需处理资源的事件；8)根据确定的事件，通过初始回读文件和新资源掩模文件，确定需处理资源的有效信息；9)重新生成需处理资源的配置位流，并将确定的有效信息烧入重新生成的配置位流进行定时回读，完成待测FPGA芯片内部资源的甄别与定位。

【技术特征摘要】
1.一种FPGA内部资源甄别与定位方法，其特征在于，包括以下内容：1)对需处理的资源进行开发配置生成配置位流，并将配置位流下载到待测FPGA芯片中；2)根据生成的配置位流，获得需处理资源的初始回读文件；3)更改需处理资源的每一状态值，生成需处理资源新状态的配置位流和二次回读文件；4)分析需处理资源的初始回读文件和二次回读文件的资源文本，生成比对文件；5)根据需处理资源的初始回读文件和生成的比对文件，生成新资源掩模文件；6)对待测FPGA芯片进行实测，获取需处理资源的回读位流；7)根据新资源掩模文件，甄别需处理资源的回读位流与生成的新状态的配置位流之间的区别，确定需处理资源的事件；8)根据确定的事件，通过初始回读文件和新资源掩模文件，确定需处理资源的有效信息；9)重新生成需处理资源的配置位流，并将确定的有效信息烧入重新生成的配置位流进行定时回读，完成待测FPGA芯片内部资源的甄别与定位。2.如权利要求1所述的一种FPGA内部资源甄别与定位方法，其特征在于，所述初始回读文件包括初始资源状态文件、初始资源掩模文件和初始逻辑位置文件；所述二次回读文件为对需处理资源新状态生成的资源状态文件、资源掩模文件和逻辑位置文件。3.如权利要求1所述的一种FPGA内部资源甄别与定位方法，其特征在于，所述步骤3)中需处理资源的状态更改方法包括：配置及布线资源通过约束方法配置状态及走线方式；存储器和触发器资源将资源位置设置为相反状态。4.如权利要求2所述的一种FPGA内部资源甄别与定位方法，其特征在于，所述步骤4)的具体过程为：4.1)比对需处理资源的初始回读文件与生成的二次回读文件的对应位，统计并确认需处理资源的数量和在回读文件中的序列位置，生成比对文件；4.2)提取比对文件中所有的差异项，并结合需处理资源的初始资源掩模文件和初始逻辑位置文件，分析需处理资源的资源种类；4.3)根据需处理资源的资源种类，将生成的比对文件写成与初始回读文件格式相同的文件。5.如权利要求4所述的一种FPGA内部资源甄别与定位方法，其特征在于，所述步骤4.1)中的比对结果按照下述逻辑写入比对文件中：凡对应位数值相同的资源状态位，比对文件的该位置为0；凡对应位数值不同的资源状态位即差异项，比对文件的该位置为1；或者，凡对应位数值相同的资源状态位，比对文件的该位置为1；凡对应位数值不同的资源状态位，比对文件的该位置为0。6.如权利要求5所述的一种FPGA内部资源甄别与定位方法，其特征在于，所述步骤5)的具体过程为：5.1)根据生成的比对文件...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯凌云，蔡畅，刘杰，孔洁，刘天奇，陈金达，赵培雄，苏弘，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62