智慧解决方案|FPGA质量控制与测试服务

时间：2025-10-06 来源：FPGA_UCY 关于我们 0

智慧解决方案 | FPGA质量控制与测试服务###

随着数字化、智能化装备的爆发式发展，具备更高可靠性、更高集成性的FPGA产品，依靠自身的自定义编程设计、可重复性修订等特性，成功取代了传统堆叠化电子元器件设计方式，应用到装备的设计中去，未来电子信息领域，硬件装备软件化设计趋势已不可逆转。可以说，只要存在硬件，就必然有FPGA的身影。同时设计也进而变得更加复杂，最近几年在航空航天、武器装备等领域中FPGA软件出现的问题也越来越多，极大影响了各种设备的质量。

FPGA软件的主要应用领域

FPGA，英文全称Field-Programmable Gate Array，翻译成中文即“现场可编程门阵列”。它是一种主要以数字电路为主的集成芯片，属于可编程器件中的一种。FPGA作为ASIC（专用集成电路）领域中的一种半定制电路而出现，具有无限次重新编程的能力，通过对预制的门电路、触发器和可编程布线资源重新配置，可以实现任意的逻辑功能，大大提高了集成电路的灵活性，既解决了定制电路缺乏灵活性的不足，又克服了原有可编程器件门电路数容量过小的缺点。

因此，FPGA的应用方向非常广泛，按照应用领域来看，FPGA在高速通信、数据处理、工业控制、特殊装备和航空航天等众多领域都已经得到了广泛的应用。

FPGA软件测评的重要性及主要需求

FPGA应用设计过程是采用硬件描述语言编制程序软件的过程，而最终设计成果的安全性、合规性、可靠性必须通过对软件程序的测试验证加以确认。因此FPGA软件测评越来越不可或缺，有关部门也专门下文对FPGA测评得过程及技术规范进行了明确。

但FPGA测评相对普通软件测评更加复杂，测试人员不仅要了解基本的硬件描述语言、测试工具，具备一定编码能力，同时还要了解数电、模电、信号处理等硬件设计知识，因此FPGA测评的技术门槛较高，人员培养周期也更长。

根据有关单位某产品试验鉴定工作要求中提出，“FPGA应列入软件清单进行管理，列入软件测试要求考核范围，关键或重要FPGA要针对性开展代码规则检查、功能仿真、时序验证等测试”。所以根据上述文件要求所有设备中的FPGA软件都要进行内部测试/第三方测评/鉴定测评。

FPGA软件测试的挑战

FPGA软件包含进行设计而产生的程序、文档和数据，同时包含与之相关的软件特性和硬件特性。FPGA软件测试需要考虑软件代码正确性、软硬件接口协调性、时序性等方面的全面覆盖。FPGA能够稳定、可靠地工作，不但功能需满足要求，时序指标、安全性指标等也均需满足要求。不同的FPGA芯片厂商、不同的运行电压和温度情况下，FPGA的时序会有很大不同，经常造成FPGA执行时出现错误。因此，FPGA测试需要在验证FPGA软件特性的同时，验证FPGA芯片硬件特性、电压与温度对时序的影响等环境特性是否满足要求。故FPGA软件测试包含对FPGA软件特性、硬件特性及环境特性全方位的测试。

FPGA软件测试的内容及流程

FPGA开发流程复杂，从前端设计代码到最后生成配置位流文件，均有可能引入设计缺陷。因此，在安全关键领域，FPGA软件的独立测评流程涵盖由RTL代码生成位流文件的各关键节点，从不同层次采用多种方法对软件功能、接口、时序和性能进行确认。主要测试方法有：编码规则检查、跨时钟检查、功能仿真、门级仿真、时序仿真、功耗分析、逻辑等效性检查等。

测试过程主要包括：

1.首先根据软件需求进行测试需求分析，确保测试100%覆盖软件需求。

2.然后针对RTL级代码进行编码规则检查及功能仿真测试，验证FPGA前端设计的正确性。

3.针对逻辑综合后的门级网表文件进行逻辑等效性测试，验证逻辑综合的可靠性，一致性。

4.针对布局布线后的布线网表进行静态时序分析及时序仿真测试，验证FPGA后端设计时序路径是否收敛。

5.针对烧写下载后的目标设备开展板级实物测试，验证FPGA整机设备功能实现正确性。

6.使用专业工具对FPGA前端硬件描述设计与后端时序电路逻辑一致性进行检查。

广电计量FPGA测试服务能力

广电计量FPGA测试团队具有全面的装备软件测试资质，目前承接的项目包括LJ、HJ、KJ、HJJ、商飞C919、载人航天等领域数十项FPGA软件测试项目。任务涵盖了第三方验收测试、内部测试、鉴定测试/定型测试。测试级别覆盖单元测试、配置项测试和系统测试。