- 基于软件测试技术的FPGA测试研究[图]

（2）黑盒测试是一种功能性测试方法，只测试产品对功能、性能等需求的满足性，而不考虑产品的内部结构和处理过程。软件测试中的测试方法和测试环境可以对FPGA中的组合逻辑进行有效的测试。而对于时序逻辑，测试环境还包含了对动态输入、动态数据采集的支持，以及对采集数据的比较分析。在测试用例的设计中，规定系统输入、输出随时间变化的趋势，并对特殊的评价方法和通过准则进行定义。

（3）目前主流的FPGA开发工具都提供了嵌入式逻辑分析仪工具，使得灰盒测试成为了可能。嵌入式逻辑分析仪的原理是在FPGA真实运行环境内部，利用冗余的芯片资源，将预制的系统内部信号实时通过接口输出。这样就可以在软件真实运行中，监视软件内部的信号、变量和状态，避免了由于输入输出域信息丢失以及容错环节造成的代码缺陷无法暴露的问题，提高了FPGA代码的测试性[7]。

4 应用实例

以软件测试为基础的FPGA测试技术已经得到了成功的应用。对某数字调制解调系统进行了测试，该系统以Altera公司EP1C3T144芯片为宿主机，采用VHDL语言编写，实现了偏移四相相移键控(OQPSK)的调制、解调功能。
测试项目组对该系统在元件级、系统级进行了测试，包括静态分析、代码审查、逻辑测试、功能测试、性能测试、边界测试、鲁棒性测试、安全性测试等测试类型，其中：

（1）静态分析采用HDL Designer工具进行了编码规则检查，共分析出违反编码规则43处，其中2处存在代码问题，得到了正确的修改，25处影响了代码的可读性和维护性，提出改进建议，均进行了相应处理。

（2）代码审查发现代码问题4处，均为代码和设计文档不一致所造成，全部修改正确，并提出一处影响逻辑门资源使用效率的改进建议。

（3）元件测试采用Altera Modelsim工具在仿真环境下进行，共设计测试用例95个，全部执行通过。

（4）系统测试环境由任意波形发生器Agilent 33250A、逻辑分析仪Agilent 16902B和示波器Agilent MS09404构成动态测试环境，如图2所示，设计测试用例48个，其中33个规定了输入、输出信号的动态时序，测试用例全部执行通过。

经过测试以及相应的修改和回归，该FPGA系统代码质量和可靠性得到了提高，系统功能、性能得到了验证。

软件测试技术在FPGA测试中的成功应用，有效解决了FPGA系统的测试问题。通过测试，提高了硬件描述语言的编写质量和系统的可靠性，并对FPGA的电路行为进行了有效的验证。动态测试时序测试用例的自动生成，以及系统输出波形与预期的自动比较和判断，将成为未来进一步研究的重点。随着FPGA系统在各关键领域的进一步普及，以软件测试为基础的FPGA测试将具有更广阔的应用前景。