基于“龙腾R2”微处理器测试结构设计与研究

论文摘要

本论文研究内容是国家某预研课题的一部分，目的是研究RISC微处理器的体系结构和方法，设计兼容于PowerPC指令集的32位嵌入式微处理器。做为一款百万门级的处理器“龙腾R2”，其测试工作尤为重要。本论文设计实现并实施了“龙腾R2”微处理器的测试工作。 本论文主要完成了如下的研究工作： 1．深入研究各种DFT算法。针对“龙腾R2”的内部设计，测试结构采用全扫描和内建自测试相结合，使用JTAG作为整个测试的接口。其中全扫描测试故障覆盖率达到94.94％，内建自测试的故障覆盖率100％。 2．深入研究“龙腾R2”微处理器的ICD系统对测试结构的需求，并通过verilog代码完成初步设计实现，使用NCSIM进行仿真，验证其功能的可实现性和正确性。 3．流片前参与“龙腾R2”微处理器的FPGA原型验证工作，增加设计的成功率，流片后负责完成“龙腾R2”微处理器在ATE设备上的测试，以及在系统板上的调试验证工作，该系统板由西安航空计算技术研究所提供。 4．深入研究IEEE1149.1协议和EJTAG原理，设计TAP控制器，分析片上调试电路功能，编写HDL级代码初步实现基本功能，通过nc-sim仿真验证其功能的正确性，讨论将其应用于“龙腾R2”微处理器上的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及来源
• 1.2 可测试性设计技术
• 1.2.1 可测试性设计的目标
• 1.2.2 可测试性设计技术分类
• 1.3 论文结构安排
• 第二章 "龙腾R2"测试需求
• 2.1 "龙腾R2"结构
• 2.2 "龙腾R2"测试要求
• 2.2.1 "龙腾R2"测试目标
• 2.2.2 芯片测试分析
• 2.2.3 芯片测试效率
• 2.3 ICD系统要求
• 2.3.1 ICD系统介绍
• 2.3.2 "龙腾R2"的ICD系统功能
• 2.3.3 ICD系统需求
• 第三章 "龙腾R2"可测试性设计
• 3.1 "龙腾R2"全扫描设计
• 3.1.1 扫描策略
• 3.1.2 扫描链规划
• 3.1.3 扫描设计实现
• 3.1.4 STIL文件
• 3.1.5 扫描仿真验证
• 3.2 "龙腾R2"BIST设计
• 3.2.1 "龙腾R2"内存结构
• 3.2.2 内存测试算法分析
• 3.2.3 "龙腾R2"BIST实现
• 3.2.4 MBIST仿真验证
• 3.3 故障覆盖率分析
• 3.3.1 故障覆盖率与缺陷等级
• 3.3.2 故障模型选择
• 3.3.3 "龙腾R2"故障覆盖率分析
• 3.5 测试实施结果
• 3.6 小结
• 第四章 "龙腾R2"的JTAG电路设计
• 4.1 TAP介绍
• 4.2 JTAG控制器实现
• 4.2.1 全扫描对JTAG需求
• 4.2.2 MBIST对JTAG需求
• 4.2.3 JTAG电路设计
• 4.3 扫描单元设计
• 4.4 测试指令集设计
• 4.4.1 必选指令
• 4.4.2 可选指令
• 4.5 对ICD系统支持
• 4.5.1 基本JTAG指令对调试的支持
• 4.5.2 可选JTAG指令对调试支持
• 第五章 结束语
• 5.1 论文总结
• 5.2 论文工作展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文和参加的工作
• 致谢