[发明专利]基于单电容的FPGA焊点故障诊断方法及诊断装置

说明书

本发明公开了一种基于单电容的FPGA焊点故障诊断方法及诊断装置，将多个FPGA焊点的引脚均连接到一个外接电容器，先设置所有引脚均输出低电平状态，对外接电容器进行放电，然后设置任意一个引脚输出高电平状态，对外接电容器进行充电，并设置除相邻引脚外的所有其它引脚为高阻值状态，并采用高频时钟对相邻引脚的信号进行采样，记录高频时钟采样的周期数获得电容器的充电时间，计算出对应FPGA焊点的电阻值，判断该FPGA焊点是否故障；本发明采用分时电容技术，通过单个电容检测大量FPGA焊点电阻，大大减少了检测焊点的额外元件的数量，可以检测FPGA的所有未使用的引脚，有助于更精确地评估检测到的FPGA的运行状态。

技术领域

本发明属于属于芯片检测技术领域，涉及一种FPGA焊点故障检测技术，具体是一种基于单电容的FPGA焊点故障诊断方法及诊断装置。

背景技术

现场可编程门阵列(FPGA)具有明显的并行性，在电子系统中得到了广泛的应用。由热应力和机械应力引起的焊点故障是FPGA中最常见的故障之一，值得注意的是，这个故障将导致FPGA焊点的电阻增加。

因此，对FPGA焊点电阻的监测可以用来评估FPGA的健康状况，并为FPGA的故障和健康管理提供数据。通常情况下，当FPGA的焊点的电阻值超过300Ω并持续超过200μs时，则可以判定该FPGA焊点是故障的。

美国锐拓集团公司开发了SJ-BIST(SolderJointBuilt-InSelftest)方法用于诊断FPGA焊点故障，只需要一个单一的电容同时检测两个焊点，采用SJ-BIST方法可以在几纳秒时间内检测FPGA焊点电阻的变化，但是，该方法不能获得检测到焊点的电阻值，只能诊断出检测到的焊点故障与否。

现有的FPGA焊点诊断方法虽然可以用一个单一的电容同时检测两个焊点，但是，在增加检测到的焊点数量时，就需要更多的电容器，不适合同时检测多个焊点，遇到需要同时检测大量焊点时，需要进一步减少额外元件的数量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单电容的FPGA焊点故障诊断方法及诊断装置，采用分时电容技术，通过单个电容检测大量FPGA焊点电阻，大大减少了检测焊点的额外元件的数量，可以检测FPGA的所有未使用的引脚，有助于更精确地评估检测到的FPGA的运行状态。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于单电容的FPGA焊点故障诊断方法，具体包括以下步骤：

步骤S1，首先建立FPGA焊点故障诊断方法模型，所述FPGA焊点故障诊断方法模型包括N个FPGA焊点的引脚Pin1至PinN，N个引脚Pin1至PinN均连接一个外接电容器；

步骤S2，设置所有N个引脚Pin1至PinN均输出低电平状态，对外接电容器进行放电；

步骤S3，设置引脚PinE(1≤E＜N)输出高电平状态，对外接电容器进行充电，并设置所有PinF(1≤F≤N,F≠E,E+1)为高电阻状态；

步骤S4，采用高频时钟对引脚Pin(S+1)的信号进行采样，实时获取引脚Pin(E+1)的状态；

步骤S5，当引脚Pin(E+1)输出高电平状态时，通过记录高频时钟的周期数即可获取外部电容器的充电时间，进而计算出引脚PinE(1≤E＜N)对应的FPGA焊点的电阻值，判断该FPGA焊点是否故障；

步骤S6，再次设置所有N个引脚Pin1至PinN均输出低电平状态，对外接电容器进行放电；

步骤S7，将E的值设置为E+1，并重复执行步骤S3至步骤S5；

步骤S8，重复执行步骤S7，直到＝N-1，得到引脚Pin1至Pin(N-1)对应的FPGA焊点的电阻值，判断各FPGA焊点是否故障；