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如何调试数字硬件设计

上网日期: 2014年01月24日 ?? 作者: Adam Taylor ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:硬件设计? 信号发生器? 逻辑分析器?

设计阶段应包括的内容

在硬件的设计过程中,或许应包括几项设计特性和功能,以使电路板的测试能够更方便。相关要求可能比较简单,也可能较有深度。

最简单也是最常见的测试规定是在所有电压源上放置测试点,这避免了探询焊接点时造成损坏的可能性。不过,还有一种比较好的办法,是让连接接地(0V)返回的焊盘靠近电压测试点,从而简化测试工作。若采用高值电阻来保护这个测试点,就能限制测试中意外短路情况下的电流。我们也可考虑给这些焊盘添加测试引脚,使其连接到可随后在生产运行期间记录结果的自动测试系统上。

此外,监控时钟和复位输出的功能至关重要。因此,在复位线路上放置测试点不矢为一种好办法。另外,还应确保正确端接不使用的时钟缓冲器并添加测试点,从而便于对时钟进行探询。此外还可考虑添加测试端口,通过信号发生器、逻辑分析仪或其他测试工具来实现信号的注入和提取。

为了帮助原型设计达到功耗要求,如果可能,通常比较好的做法是在电压调整器的输出端串联低值电阻(10毫欧、100毫欧等),以便精确测量电源轨上的电流。

如何调试数字硬件设计(电子工程专辑)
图1:非常实用的工具:用验证表详细列出测试每个功能要求的方法

众多FPGA器件也都能提供采用温度二极管监控芯片温度的方法。需要想办法为二极管提供恒定电流。测定芯片温度有助于我们确保结温不超出额定值。

要确保所有组件都适当就位,明确是否符合设计方案的要求,特别是如果只有一个上拉或下拉电阻应就位并选择配置模式时更是如此。

检查完印刷电路板上的各组件之后,下一步就是首次给电路板加电。对于任何工程师来说,这都是非常紧张的时刻。但是,在设计阶段(测试点、电流感测电阻等)编制的测试规定将在这时发挥很大的协助作用。第一步是确保负载点和其他稳压器的功率输出不发生短路返回。您可能会在带载器件(具有高电流要求)的电源轨上发现低阻抗,不过阻抗应大于1欧姆。

对于业界率先实现的同类型设计(即新产品首次进行实际构建)而言,我们或许应该制定更深入的设计决策,例如将电源与下游电子器件进行分离处理。这样,我们就能确保电源和上电顺序都能正常工作,从而避免下游组件的应力过大或损坏。更详尽的前端设计阶段有助于测试工作的例子还有一个,那就是确保JTAG端口除了在系统中对所有FPGA或处理器进行编程之外还能有更多用处,例如通过边界扫描测试来进行初始的硬件验证等。边界扫描测试对在测试阶段早期减少硬件设计风险非常有用,同时也要求对设计方案进行优化,以确保最大限度地覆盖边界扫描器件。

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