一种基于应用模式的DSP测试技术

2018-05-25武乾文奚留华郭晓宇

电子与封装 2018年5期

武乾文，奚留华，郭晓宇

（中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡 214035）

1 引言

TMS3206713B是TI公司的高性能DSP芯片，用于高速数字信号处理，由CPU内核、外设以及存储器3个部分组成。CPU中的8个功能单元并行工作，功能单元可以分成2组，每组由4个基本功能单元组成。CPU中具有2组寄存器，每组寄存器由16个32位寄存器组成。在运行期间不做硬件数据相关性的检查，运行程序能执行8条指令，提高芯片的处理速度，该芯片在电子测量、测控、图像、雷达、声纳和软件无线电等领域得到了广泛的应用。

随着TMS3206713B[1-6]的应用越来越广泛，其在应用、生产等各个阶段需要多次测试以确保产品质量以及开发出符合系统要求的电路，尤其对应用在军工设备上的TMS3206713B，为了控制质量，保障装备可靠性，集成电路检测及筛选至关重要。在测试部分二筛DSP电路时，采用实装测试和测试机测试两部分，实装测试只能对电路功能进行测试，由于接触等问题有损坏电路的风险；而测试机测试由于无法给DSP电路灌入程序实现其功能测试，连一些简单的VOH、VOL都无法测试。现有测试方法整体测试覆盖率不高，因此我们提出一种基于应用模式的DSP测试方法，既能保护电路，又能实现电路参数项的测试。

2 测试仪器和测试电路

采用的测试仪器是G150及J750EX，G150测试频率可达30 MHz，测试通道数多达512个，测试向量深度可达1 M；J750EX测试频率可达200 MHz，测试通道数多达1048个，测试向量深度可达16 M。测试电路为TMS3206713B。

3 功能测试

3.1 TMS3206713B功能原理

DSP系统如图1所示，包括电源、存储器、外部接口、数/模和模/数转换电路等部分模块。应用DSP系统，实现对外部信号的数据采集、存储及处理，利用程序指令对外部设备进行控制操作。FLASH存储器十分重要，开发有特殊应用的DSP系统，必然脱离仿真器独立运行，需要在断电后能够保存程序以及初始化数据的存储器。FLASH具有电信号擦除功能，成为构建DSP应用系统时存储器的首选。系统上电后，DSP自带的引导程序把应用程序从存储器中引导到DSP应用板上（如内部SRAM、SDRAM等）。DSP系统的引导（BOOT）是在系统加电或者复位时进行的，DSP将储存在外部存储器中的程序代码通过DMA或者EDMA的方式到内部高速内存中运行，既能扩展DSP的存储空间，又发挥了DSP内部资源的效能。用户代码通过掩模写入到DSP内部ROM中，容量及价格的限制将成为问题，不便于扩展及升级。DSP系统引导方式并不唯一，对TMS320C6713B而言，加电后RESET信号设置为低，芯片处于复位状态，RESET信号上升沿处锁存住 Bootmode（HD[4∶3]）信号，即可决定芯片引导方式，具体如表1所示。

图1 典型的DSP系统

表1 TMS320C6713B系统的不同引导方式

对HD[4∶3]管脚电平通过电阻上拉或者下拉的方法实现不同的引导模式。下面简述3种不同的引导模式。

（1）主机引导

CPU为保持状态，其余硬件均保持常态。外部主机通过主机口初始化CPU的存储空间，包括寄存器的初始化，控制EMIF以及其他外围设备的配置寄存器。主机完成初始化工作后，将主机口控制寄存器中的DSPINT管脚设置为1，结束引导。CPU退出复位状态，执行地址0处指令。

（2）Emulation引导

利用仿真器设置DSPINT，CPU从地址0处执行指令。每次操作前，仿真器在地址0处设断点。

（3）EMIF引导

把程序代码保存在ROM、FLASH或其他存储器中，对应着DSP的CE1空间，数据格式和系统一致。内部复位时，DSP从CE1空间拷贝1 kB数据到地址0处。可指定外部ROM存储宽度，EMIF将相邻的8 bit/16 bit格式的数据合并为32 bit。DSP用EDMA的加载过程是单帧数据块传输。传输完成后CPU退出复位，执行地址0处程序。

3.2 关键技术

TI公司TMS320C6000系列DSP电路内部没有程序存储器，电路需要外加Flash程序存储器加载程序后才能工作。如果在测试板上焊接Flash程序存储器和外围SRAM电路，DSP电路的接触无法测试，端口驱动能力测试也会受到影响。如何模拟外围电路给TMS320C6000系列DSP电路加载程序和IO通信，是解决TMS320C6000系列DSP电路测试的关键技术。

3.3 解决方案

整合测试机测试和实装测试在一块测试板上完成。通过外加Flash程序存储器加载程序，通过外围SRAM电路实现TMS320C6000系列DSP电路的数据和地址等读写功能脚的测试，然后通过GPIO脚将测试结果显示出来，同时还可以测量TMS320C6000系列DSP电路的实际工作电流等参数。先使用G150测试机验证此方案的可行性，然后通过移植到J750EX上实现量产。

使用G150测试机可以将TMS320C6000系列DSP电路和外部Flash程序存储器之间的程序加载过程以及和外围SRAM电路通信的过程采集下来；然后去掉Flash和SRAM电路，通过G150模拟外部Flash程序存储器给TMS320C6000系列DSP电路加载程序，模拟外围SRAM电路和TMS320C6000系列DSP电路进行读写测试，就能实现TMS320C6000系列DSP电路大部分端口的接触、功能测试，以及实现部分直流参数的测试。

与实装测试结果相比，该方案增加了接触测试、电源电流测试、输入漏电测试、输出驱动测试、输出高阻漏电测试等，提高了被测试电路的可靠性，同时避免了由于放置不当引起的电路烧毁风险。

3.4 具体实施过程

图2 6713DSK评估板

如图2所示，通过6713DSK评估板原理图选择合适的器件，将SDRAM存储器换成SRAM，其余电源和Flash不变，去除不必要的其他元器件，同时将电路与Flash通信的管脚连接至G150的通道，制作成了C6713的G150采集板。通过PCB制作、焊接、调试烧入程序后，在G150上采集DSP与Flash的通信过程，最后将采集的数据转换成J750代码。

将G150采集转换的代码在J750上运行，验证其能够模拟Flash与C6713进行通信并配置，测试了电源电流、数据、地址和GPIO端口的驱动、漏电等参数；最后设计了老化板，并通过了7天老化试验，验证了设计的正确性。

期间我们使用了CCS编程C6713B的流程，完成了C6713B程序开发项目，还使用这套流程和方法进行了32位BGA封装的C6713B电路的测试和老化设计，并通过了一百多颗电路的生产验证；后续还需要通过编程其余模块的程序，提高DSP电路的测试覆盖率，同时将这套流程移植到其他C6000系列DSP和ADSP电路的测试程序开发上去。