应用专题Ｉ ＡＰＰＬＩＣＡＴｌｏＮｓ 熔丝图验证技术及其新发展 ■陶靛生（上海莱迪思半导体有限公司上海２０００３０） 陶朦（东南大学计算机学院江苏南京２１ １ １８９） ［摘要】本文通过ＰＬＤ器件及ＥＤＡ在国内的应用现状，介绍了熔丝图验证的在ＥＤＡ软件测试 中的地位和作用，深入分析了不同验证方法的软、硬件环境和优缺点，以及相关技术的新 发展。 【关键词】ＰＬＤ器件ＥＤＡ软件熔丝图仿真技术 【中图分类号】ＴＮ４０７【文献标识码】Ａ［文章编号】１ ６７４—２５８３（２０１ ４）０７—００４０—０３ １引言 述的电子设计转换成熔丝影射文件，简称熔丝图。 可编程逻辑器件（ＰＬＤ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ ］￣Ｊｅｄｅｃ或Ｂｉｔ文件等。熔丝图文件本质上一个巨大的 Ｄｅｖｉｃｅ）是功能可定制的集成电路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ 二维矩阵，其每个元素都对应器件内部的一个“开 Ｃｉｒｃｕｉｔ），其包括简单可编程逻辑器件（ＳＰＬＤ１、 关”，故其值只能是１／０，分别代表断开或闭合。这 复杂可编程逻辑器件（ＣＰＬＤ）和现场可编程门阵 样的“开关”在器件内称为熔丝点。熔丝点越多， 列ｆＦＰＧＡ）等。这类产品的共同特点是其逻辑功 器件功能重构就越灵活，否则重构的功能就越受限 能可以根据用户的不同需要、由软件程序来灵活 制。将此熔丝图文件下载到ＰＬＤ器件中去，以使得 配置。近年来，ＰＬＤ器件在消费电子、通信和计 器件的逻辑功能获得重构，来实现用户设计所要求 算机等产品的设计中已经有了越来越广泛的应 的逻辑功能。随着ＰＬＤ器件的规模越来越大，用户 用，但这类器件的使用都必须在电子设计自动化 的电子设计规模也随之增大。因此，在ＥＤＡ开发Ｔ ｆＥＤＡ）软件上来实现。 具的质量保证中如何验证熔丝图文件的正确性，则 随着ＰＬＤ器件应用范围的越加广泛，业界领 是一个极其严峻的挑战。由此，熔丝图验证已成为 先的ＰＬＤ器件的提供商￣ｌＸｉｌｉｎｘ，Ａｌｔｅｒａ和Ｌａｔｔｉｃｅ等 ＥＤＡ软件开发工具质量验证中的重要环节，已被许 都在世界各国销售ＰＬＤ器件和相应的ＥＤＡ开发软 多ＥＤＡ软件发布前的验证阶段所采用。 件，并也在中国设立了研发、销售或应用支持中 在ＥＤＡ软件的验证过程中，有时也需要其 心。随着这些跨国企业在中国对ＰＬＤ器件的广泛 它专门测试软件的帮助以提高系统测试的覆盖率 推广，中国国内的ＰＬＤ应用也有很快的发展，并 （Ｃｏｖｅｒａｇｅ）、效率（Ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ）和自动化（Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ） 赶上、了世界先进水平。在东南大学，ＰＬＤ器件的 程度。￣１］Ｒａｔｉｏｎａｌ公司的Ｖｉｓｕａｌ Ｔｅｓｔ和Ｆｒｏｇｌｏｇｉｃ公司 使用已成为电子系科学生必须掌握的技术。电子 的Ｓｑｕｉｓｈ等，已被广泛地应用于图形用户界面的自 工程师们也大量使用ＰＬＤ器件和ＥＤＡ软件。更有 动化测试。 ＰＬＤ器件的提供商￣ｌｌＬａｔｔｉｃｅ公司则在上海开设了规 模较大的研发机构。这些业已全面推动了中国的 ３可编程逻辑器件的应用流程 ＰＬＤ应用水平和ＥＤＡ软件开发技术的发展。 一般地，ＰＬＤ器件的应用设计流程是按如下步 骤来进行的： ２ ＥＤＡ软件与熔丝图验证的关系 （１）将所要设计的电路用Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ或ＨＤＬ表示 ＥＤＡ软件工具的质量好坏，直接关系到电子 出来。 设计的成功与否。因此，ＥＤＡ软件工具的质量保 （２）ＥＤＡ软件对用户输入的设计进行编译、综 证工作就显得尤为重要。简言之，ＥＤＡ软件工具 合、优化。 就是将用户以某一语言（通常是原理图Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ或 （３）将该设计布局布线￣ＩＪＰＬＤ器件上。 硬件描述语言Ｈａｒｄｗａｒｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）描 （４）用电路仿真部件，对设计的功能和时序进行 ４０ １集成电路应用２０１４年７，Ｅｌ ＡＰＰＬｌｃＡＴＩｏＮｓ ｌ应用专题 仿真分析，若不符合用户期望，则可修改设计， 返回（２）。 这里是Ｌａｔｔｉｃｅ公司生产的ＸＰ２．３０Ｅ．ＦＴ２５６Ｃ（图２所 示１。 （５）将生成的熔丝图文件用在系统编程部件下 载到器件上。 （２）挑选一批测试用例，也就是类似于用户的 电子设计，这些测试用例要满足：一是设计规模要 可以看出，熔丝图文件的正确与否直接关系 占据器件资源的８０％以上，以保证用到的熔丝点达 到用户设计的正确性，关系到用户设计的成功与 到较高的覆盖率。二是设计本身要用到器件的一个 否，某一熔丝点的错误，都有可能是灾难性的。 ４．熔丝图验证在ＥＤＡ开发工具的地位和作用 ４．１ ＥＤＡ软件开发流程的特点 以ＥＤＡ软件来使用ＰＬＤ器件的开发流程与一 般软件的应用来比较，有其特殊的地方。其必须 要做到两点：一是当新的ＰＬＤ器件设计出来后， ＥＤＡ软件必须提供相应的支持，否则用户就不能 使用新发布的器件；二是ＥＤＡ软件应最大限度的 使用ＰＬＤ器件的资源。 ４．２熔丝图验证的地位、目的及方法 在ＰＬＤ器件的应用中，ＰＬＤ器件与ＥＤＡ软件 密不可分，而且两者都必须有功能及时序上的正 确性作为基本前提。需要二者正确的配合，才能 使用户的设计正确地工作。熔丝图验证正是来验 证ＥＤＡ软件工具产生的熔丝图文件的正确性。这 首先要ＰＬＤ器件本身先由硬件测试部门完成了产 品测试；其次ＥＤＡ软件要做软件系统测试；最后 要做的就是极其重要的熔丝图验证了。 熔丝图验证的基本原则是将电子设计下载到 相应的物理器件中，在器件的输入引脚上施以输 入信号（激励），再用仪器或计算机记录各输出引脚 的输出信号，将该测得的信号与期望结果进行比 较，以此来判定熔丝图文件的正确与否。 ４．３熔丝图验证的流程 熔丝图文件在业界尚元统一的标准，不同的 公司还用不同的文件类型。通常，熔丝图验证要 借助特定的软件和硬件来进行。软件主要采用第 三方ＥＤＡ仿真软件，￣ＮＭｏｄｅｌＳｉｍ，ＮＣ—Ｖｅｒｉｌｏｇ等。 硬件一般是带有被测器件的应用板，对一些已形 成事实标准的器件如ＧＡＬ，ｉｓｐＬＳＩ１Ｋ／２Ｋ等Ｍｉｃｒｏ Ｓｙｓｔｅｍ公司的ＢＰ１２００（图１所示）是常用的。下面以 Ｌａｔｔｉｃｅ公司的ＸＰ２板为例，来介绍熔丝图验证的基 本方法。 （１）确定要进行熔丝图验证的ＥＤＡ软件，通常 被称为被测软件，确定要参与测试的被测器件， 或多个特征（Ｆｅａｔｕｒｅ），整批测试用例要覆盖器件的 所有特征。三是设计的仿真测试向量文件应覆盖设 计本身８０％的逻辑功能，设计在ＥＤＡ软件中布局布 线结果已经在第三方仿真软件中进行了仿真，且结 果正确。 （３）将测试用例在被测软件上运行，得到熔丝 图文件（Ｊｅｄｅｃ）和仿真网表文件（Ｓｉｍ）。这里可以用 Ｓｑｕｉｓｈ￣１］试工具来自动完成。 （４）布局布线结果的仿真网表文件、测试向量 文件加载￣１］ＭｏｄｅｌＳｉｍ仿真软件进行仿真，得到结果 文件（ＴＲＦ），ＴＲＦ文件是进过验证的，也是该设计 的期望值。将该文件进行转换，得到ＶＥＣ文件，这 是包括测试向量和仿真结果的文件。 （５）将Ｊｅｄｅｃ文件下载到测试板，将ＶＥＣ文件的 激励加载到器件，运行、比较输出结果，判断器件 的输出与ＶＥＣ里的期望值是否一致。 （６）批量完成上述几步，分析结果并给出最终 报告。若所测结果与仿真结果一致，则熔丝图验证 的为通过，否则分析查找问题的所在。 所有发布于市场的ＥＤＡ软件都要进行熔丝图 验证，其区别是不同公司、各类器件所使用的方 法相异。Ｌａｔｔｉｃｅ自上世纪９０年代以来已相继发布了 ｉｓｐＳｙｎａｒｉｏ，ｉｓｐＥｘｐｅｒｔ，ｉｓｐＬｅｖｅｒ和Ｄｉａｍｏｎｄ等４代 Ｎ １ Ｍｉｃｒｏ Ｓｙｓｔｅｍ公司的ＢＰ１ ２００ ２０１４年７Ｒ集成电路应用ｌ ４１