[发明专利]一种高精度FPGA焊点故障实时诊断方法及诊断装置

说明书

本发明公开了一种高精度FPGA焊点故障实时诊断方法及诊断装置，将两个FPGA焊点的引脚均连接一个外接电容器，先设置两个引脚均输出低电平状态，对外接电容器进行放电，然后设置一个引脚输出高电平状态，对外接电容器进行充电，并采用高频时钟对另一个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，并预测该FPGA焊点的寿命；本发明通过单个电容检测两个焊点，能够实时获得更精确的焊点电阻值，可用于FPGA焊点寿命的预测。

技术领域

本发明属于芯片检测技术领域，涉及一种FPGA焊点故障检测技术，具体是一种高精度FPGA焊点故障实时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(Solder Joint Built-In Selftest)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检测FPGA焊点的故障，但无法获得更精确的焊点电阻值，对FPGA焊点的寿命进行预测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度FPGA焊点故障实时诊断方法及诊断装置，用单个电容检测两个焊点，能够实时获得更精确的焊点电阻值，可用于FPGA焊点寿命的预测。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高精度FPGA焊点故障实时诊断方法，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两个FPGA焊点的引脚PinA和PinB，两个引脚PinA和PinB均连接一个外接电容器；

步骤S2，设置引脚PinA和引脚PinB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PinA输出高电平状态，对外接电容器进行充电；

步骤S4，采用高频时钟对引脚PinB的信号进行采样，实时获取引脚PinB的状态；

步骤S5，当引脚PinB输出高电平状态时，记录高频时钟采样的周期数，计算出引脚PinA对应的FPGA焊点的电阻值；

其中，引脚PinA对应的FPGA焊点的电阻值R为

其中，V_thresh为引脚PinB从低电平状态到高电平状态的临界电压值，V₁为外接电容器充电过程的最终电压，C为外接电容器的电容值，n为高频时钟的周期数，f为高频时钟的采样频率；

步骤S6，根据步骤S5中计算出的FPGA焊点电阻值，判断该FPGA焊点是否故障，并预测该FPGA焊点的寿命。

进一步地，还包括了以下步骤：

步骤S7，再次设置引脚PinA和引脚PinB均输出低电平状态，对外接电容器进行放电；