Testing schemes for systems based on FPGA processor cores

• Autorzy: Węgrzyn M. , Sosnowski J.

Warianty tytułu

PL

Testowanie systemów FPGA wykorzystujących rdzenie procesorów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Many systems implemented in FPGAs are based on embedded processor cores (the so called soft cores). Testing such systems is a challenging task due to possible faults in functional blocks, configuration memory and relevant circuitry. The paper deals with software-based self-test schemes taking into account an important requirement on test memory and time overheads. Special attention is paid to configuration faults caused by SEUs (single event upsets). The effectiveness of the proposed method has been verified in fault injection experiments.

PL

W systemach wbudowanych realizowanych na bazie struktur FPGA coraz częściej wykorzystuje się skonfigurowane rdzenie procesorów. Testowanie takich systemów jest dość dużym wyzwaniem ze względu na dość szeroką klasę możliwych błędów w blokach funkcjonalnych, pamięci konfiguracyjnej i związanej z nią logiką. W pracy przedstawiono koncepcje testowania programowego rdzeni procesorów (podejście funkcjonalne, strukturalne, pseudo przypadkowe i aplikacyjne). Szczególna uwagę poświęcono błędom pamięci konfiguracji wynikającym z błędów przemijających, których źródłem jest promieniowanie kosmiczne, szczątkowe promieniowanie użytych materiałów w systemie, czy tez zakłócenia elektryczne. Dokładniej omówiono koncepcje testów złożonych z sekwencji instrukcji, w których wyniki są jednocześnie argumentami wejściowymi dla kolejnych sekwencji (tzw. sekwencje bijektywne). Rozpatrzono problem optymalizacji takich testów biorąc pod uwagę narzut pamięci i czasowy testu oraz pokrycie błędów. Efektywność testów została zweryfikowana w eksperymentach z symulacją błędów. Podane przykłady dotyczą rdzenia procesora 8 bitowego PicoBlaze. Przedstawiona metodyka może być rozszerzona na inne procesory.

Słowa kluczowe

EN

testing processor cores; application driven testing; FPGA

PL

testowanie rdzeni procesorowych; testowanie aplikacyjne; FPGA

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 7
• Strony: 483--485
• Opis fizyczny: Bibliogr 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Węgrzyn M.

• Institute of Computer Science, Warsaw University of Technology, Nowowiejska 15/19, 00-665 Warsaw

autor

Sosnowski J.

• Institute of Computer Science, Warsaw University of Technology, Nowowiejska 15/19, 00-665 Warsaw

Bibliografia

• [1] Bolchini C., Miele A., Sandionigi C.: TMR and partial dynamic reconfiguration to mitigate SEU faults in FPGA, IEEE Int. Symposium on Defect and Fault Tolerance in VLSI Systems, 2007.
• [2] Dutton B., Stroud C.: Soft core embedded processor based built-in self-test of FPGAs, 24th IEEE International Symposium on Defect and Fault Tolerance in VLSI Systems, 2009.
• [3] Lesea A., et al.: The rosetta experiment: atmospheric soft error rate testing in differing technology FPGAs, IEEE Transactions on Materials Reliability, September, 2005.
• [4] Legat U., Biasizzo A., Nowak F.: On-line self-recovery of embedded multi-processor SOC on FPGA using dynamic partial reconfiguration, Information Technology and Control, Vol. 41, No. 2, 2012.
• [5] Renovell M, et al.:, Testing the interconnect of RAM based FPGAs, IEEE Design and Test of Computers, Vol. 15, No.1 1998.
• [6] Sosnowski J., Pawłowski M.: Improving Testability in systems with FPGAs, 22nd Euromicro Conference, Short Contributions (ed. B. Werner), IEEE Computer Society Press, ISBN 0-8186-7703-1, 1996.
• [7] Sosnowski J.: Testowanie i niezawodność systemów komputerowych, Exit 2006.
• [8] Sosnowski J.: Software based self-testing of microprocessors, Journal of Systems Architecture 52 (2006) pp.257-271.
• [9] Wegrzyn M., Biasizzo A., Novak F.: Application-oriented testing of embedded processor cores implemented in FPGA circuits, International Review on Computers and Software, 2007, Vol. 2, No. 6.
• [10] Wegrzyn M., Novak F, Biasizzo A.: functional testing of processor codesin fpga-based applications", Computing and Informatics, Vol. 28, 2009.
• [11] PicoBlaze 8-bit Embedded Microcontroller, User Guide for Spartan-3, Virtex-II, andVirtex-II Pro FPGAs, www.xilinx.com, 1-800-255-7778 UG129 (v1.1.1) November 21, 2005, UG129 (v2.0) June 22, 2011.