基于软件自测试方法的DSP处理器功能测试

摘要

DSP处理器具有可重复性、可编程性、稳定性及可移植性等特点，在数字信号处理相关领域得到了非常广泛的应用，如仪器仪表、图像处理、语音识别、医疗、军事、家用电器、工业控制、无线通信等。有业内人士曾经预言：在集成电路领域，DSP将会成为未来发展最快的产品。
　　正是由于这些原因，大量 DSP芯片的相关企业，包括生产、研发、应用单位不断出现。与其他产品一样，DSP芯片需要能够工作在不同应用环境下，并且保持稳定状态，所以对其进行测试是必不可少的。集成电路的测试方法有很多种，也具有很多通用的测试标准，本文重点研究的就是选择一种高故障覆盖率、低成本的测试方法。
　　集成电路设计进入深亚微米阶段后，使用传统测试方法，例如自动测试设备（Automatic Test Equipment, ATE）变得越来越困难。测试有效性和低测试成本是测试的前提，在这种前提下，许多可测性设计方法开始广泛应用于测试中。已经被证明的，针对大规模集成电路有效的测试方法为逻辑内建自测试（LBIST）方法。虽然LBIST不需要依靠ATE，但该方法并不是面向应用型的测试方法，在测试集成电路时还需要修改电路设计，而为了提高故障覆盖率，有时还需要插入测试点，这样就会增加硬件测试电路。这些缺点直接导致了测试过于复杂，甚至还会影响电路的性能。自从基于软件的自测试方法（SBST）出现之后，人们逐渐被这种方法所吸引，相对于其他测试方法来说，它不需要修改电路设计，也不需要使用ATE，更不会影响电路的性能。
　　本文重点研究基于 SBST方法的DSP功能测试，并提出了一种基于故障模型的确定型SBST测试方法，该方法面向特定的功能故障，并与 DSP功能测试深度结合。文中详细阐述了SBST的原理及实现方法。还介绍了测试平台的搭建，包括硬件设计和软件框架的搭建。在文章的最后一部分以 TI公司的TMS320F2812为例，分析了该芯片的各个模块的原理和特点，分别对芯片片内外资的每一部分的功能进行了详细的功能测试，最后结合基于LabVIEW的上位机程序对测试结果做出了分析。

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第一章 引言

1.1 课题研究背景与意义

1.2 集成电路功能测试的发展与现状

1.3 本文主要内容及结构安排

第二章 集成电路测试概述

2.1 测试的基本概述

2.2 集成电路测试的分类

2.3 数字集成电路测试的基本原理

2.4 芯片级测试标准

2.5 内建自测试

2.6 本章小结

第三章 基于软件的自测试方法

3.1 SBST相关简介

3.2 SBST的测试原理及流程

3.3 结构型BIST与SBST的比较

3.4 处理器功能故障自测试

3.5 测试生成

3.6 本章小结

第四章 基于SBST方法的DSP功能测试平台的搭建

4.1 DSP芯片简介及测试开发方法介绍

4.2 DSP测试系统的总体结构

4.3 系统硬件电路设计

4.4 基于LabVIEW的数据处理系统设计

4.5 本章小结

第五章 TMS320F2812的功能测试

5.1 TMS320F2812的测试概要

5.2 存储器操作测试

5.3 CPU内核测试

5.4 事件管理器功能测试

5.5 GPIO功能测试

5.6 其他片内功能测试说明

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

附录