專利名稱：一種具有相同游程長度的測試數(shù)據(jù)壓縮編碼、解碼方法及專用解碼單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是對超大規(guī)模集成電路的內(nèi)建自
測試(Built-in Self-Test)方法中測試數(shù)據(jù)壓縮方法。
二背景技術(shù)：
集成電路技術(shù)的發(fā)展使得可在一個芯片中集成數(shù)以億計的器件，并且可以 集成預(yù)先設(shè)計和經(jīng)過驗證的IP芯核，如存儲器核，微處理器核，DSP核等。這 種多元化的集成芯片已經(jīng)成為能處理各種信息的集成系統(tǒng)，被稱為片上系統(tǒng)或 系統(tǒng)芯片SOC。 SOC大大降低了系統(tǒng)成本，縮短了設(shè)計周期，加快了產(chǎn)品上市 時間，但是SOC產(chǎn)品的測試面臨越來越多的挑戰(zhàn)，如
1、 芯片測試點少，可直接控制或觀測的測試點有限，通常只能通過芯片有 限的輸入/輸出引腳進行測試，而芯片內(nèi)部節(jié)點很難通過宏觀機械裝置直接控制 或觀測。
2、 自動測試設(shè)備ATE價格昂貴，芯片的設(shè)計和制造技術(shù)發(fā)展速度比ATE 的設(shè)計和制造技術(shù)發(fā)展快，芯片的時鐘頻率已超過了目前最先進的ATE的頻率， 無法進行全速測試。
3、 測試數(shù)據(jù)量大，SOC中集成的芯核越多，所需測試數(shù)據(jù)量就越大。預(yù)計 到2014年存儲測試向量所需存儲器的容量是1999年的150倍，將會超過ATE
3的存儲深度。
芯片的測試已成為制約集成電路發(fā)展的一個"瓶頸"。對于確定的測試儀器來 說，其測試通道的容量、測試數(shù)據(jù)傳輸帶寬都是確定的。因此減少測試數(shù)據(jù)可 以縮短測試時間。
現(xiàn)有的壓縮技術(shù)比較典型的有字典編碼、LFSR重播種編碼方法、哈夫曼 及其變種編碼方法、經(jīng)典的游程碼、Golomb碼、FDR碼、交替連續(xù)碼(AARLC)、 EFDR、混合游程碼(HRC)、 SVIC碼、Variable-Tail碼和9C碼等。這些編碼方 法都可以取得較好的壓縮效果，尤其以FDR碼及其變種碼最為明顯。但這些傳 統(tǒng)的編碼方法都沒有考慮游程之間的相關(guān)性，其壓縮效果受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了保證在不改變被測設(shè)計的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，尤其是不改 變掃描鏈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，降低測試數(shù)據(jù)的存儲容量，縮短測試應(yīng)用時間。
由于測試數(shù)據(jù)本身具有獨特的屬性，如包含有大量無關(guān)位，這些無關(guān)位可 以任意賦值等特點，因此可以根據(jù)這些特點來壓縮測試數(shù)據(jù)，可以取得更好的 壓縮效果。
本發(fā)明提出了測試數(shù)據(jù)壓縮編碼、解碼方法。
以位串為基本單元，同時對0和1兩種類型的游程進行統(tǒng)計，將測試數(shù)據(jù) 分割開來，統(tǒng)計位串的長度，最后利用二種不同類型的編碼方式對位串長度進 行編碼，使編碼方式既考慮到變長碼使用短的代碼字來代替長的原始位串，又 考慮游程之間的相關(guān)性，對于具有相同游程長度的連續(xù)游程的后續(xù)游程可以進 一步用短的代碼字來表示，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮；解壓縮的方法是利用針對本壓縮 方法制作的解碼單元來進行解壓縮的。具體步驟為a、 采用自動測試模式生成工具ATPG，生成確定的完全測試集T;
b、 對所述的測試集進行游程分析，即將測試數(shù)據(jù)按0和1兩種類型的游程 進行分割，無關(guān)位暫不填充，統(tǒng)計分割后每段可能的游程長度；
c、 無關(guān)位的填充，先考慮相鄰游程之間的相關(guān)性，即盡可能的使相鄰連續(xù) 游程長度相同，對剩下的無關(guān)位的填充則是考慮使前一游程長度盡可能最大；
d、 對填充后的測試數(shù)據(jù)進行編碼采用兩種編碼方式，對于相同長度的相鄰 游程和后續(xù)游程使用類型1的編碼方式，對于其它數(shù)據(jù)的編碼則使用類型2的 編碼方式，最終實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)壓縮；
然后，利用自動測試設(shè)備ATE將壓縮的數(shù)據(jù)導(dǎo)入被測芯片，由被測芯片的 解壓縮電路來進行解壓，最后將解壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖粶y電路的掃描鏈。
本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)具有相同游程長度的測試數(shù)據(jù)壓縮解碼方法及專 用解碼單元，包括有限狀態(tài)機(FSM)、計數(shù)器和相關(guān)控制電路；解壓電路的 發(fā)送時鐘關(guān)入所述的計數(shù)器和控制電路；有限狀態(tài)機分別將設(shè)定計數(shù)器初態(tài)信 號和編碼輸入狀態(tài)信號送給計數(shù)器和控制電路；數(shù)據(jù)輸出信號在狀態(tài)機控制下 將解壓縮的數(shù)據(jù)傳輸出被測設(shè)計的掃描鏈，完成整個解壓縮過程。 本發(fā)明方法的特點也在于
所述測試集T中所有的測試向量中包含有無關(guān)位"X"，且無關(guān)位需占測試向 量位數(shù)的35% 95%。
所述步驟c中無關(guān)位的填充方法可以進一步擴展，將單個游程填充成兩個 或多個相同長度的游程。
四

專用解碼單元的結(jié)構(gòu)示意圖。五具體實施例方式
下面給合圖表來進一步詳細說明本發(fā)明。 本發(fā)明所述的測試數(shù)壓縮編碼和解壓縮編碼方法。
首先，通過存儲程序的計算機對測試數(shù)據(jù)進行壓縮編碼，采用具有相同游 程長度的測試數(shù)據(jù)壓縮方法，包括如下步驟
1) 對所述的測試集進行游程分析，即將測試數(shù)據(jù)按0和1兩種類型的游程
進行分割，無關(guān)位暫不填充，統(tǒng)計分割后每段可能的游程長度；
2) 無關(guān)位的填充，先考慮相鄰游程之間的相關(guān)性，即盡可能的使相鄰連續(xù) 游程長度相同，對剩下的無關(guān)位的填充則是考慮使前一游程長度盡可能最大；
3) 對填充后的測試數(shù)據(jù)進行編碼采用兩種編碼方式，對于相同長度的相鄰 游程和后續(xù)游程使用類型1的編碼方式，對于其它數(shù)據(jù)的編碼則使用類型2的 編碼方式，最終實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)壓縮；
然后，利用自動測試設(shè)備ATE將壓縮的數(shù)據(jù)導(dǎo)入被測芯片，由被測芯片的 解壓縮電路來進行解壓，最后將解壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖粶y電路的掃描鏈。 完全確定測試集的生成-
采用ATPG工具生成確定的完全測試集T，完全測試集T中所含的測試向 量能夠測試到所有的故障。對ATPG工具的選擇，要使其生成的測試向量含有 無關(guān)位。接下來的步驟就是對生成的確定的完全測試集T進行壓縮。 編碼過程
本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)壓縮編碼方法采用不等間距編碼方式，即在進行分組時， 每個組的大小根據(jù)其出現(xiàn)頻率進行了適當調(diào)整，這新的分組更符合實際數(shù)據(jù)中 游程的分布。本發(fā)明采用兩種不同的編碼方式對測試數(shù)據(jù)進行編碼(1)使用類型1編 碼表編碼，該方式嘗試用較短的代碼字來代替較長的游程，其編碼表如表1所 示，代碼字的最高位(最左邊)表示游程的類型，0表示該代碼字是0類型的游 程，1表示該代碼字是1類型的游程；(2)使用類型2編碼方式編碼，該方式嘗 試用兩個代碼字000和100表示本游程與前一游程的長度相同，其游程類型仍 然由最高位給出，0表示該代碼字是0類型的游程，1表示該代碼字是1類型的 游程。
電路實現(xiàn)裝置對于測試數(shù)據(jù)壓縮方法來說是至關(guān)重要的因素之一。因為如 果采用了測試數(shù)據(jù)壓縮方法，那么在可測性設(shè)計中必須要增加一個解壓電路來 恢復(fù)原始的測試數(shù)據(jù)。這個解壓縮電路必須控制在一定的規(guī)模范圍內(nèi)，同時又 要具有較好的擴展性，以便于自動測試生成。
表1共游程碼類型1編碼表
游程長度組數(shù)前綴后綴o類型游程代碼字1類型游程代碼字
101001101
2000100011000
3A2100101001l腿
4100101011010
5110101111011
600001100001110000
700101100011110001
A3110
1211001101101110110
131110110111mom
解碼單元
本發(fā)明的解碼單元結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，其由一個有限狀態(tài)機、 一個k位 計數(shù)器、 一個log2k位計數(shù)器、 一個k位寄存器組成。該解壓電路結(jié)構(gòu)簡單，電路規(guī)模小，不會明顯地引入硬件成本。
本發(fā)明的解碼單元的主要工作原理如下-
1) 首先，有限狀態(tài)機發(fā)出使能信號en為1，然后shift和inc均為高電平， 同時讀取bitjn的值，該值在有限狀態(tài)機的控制下對RS觸發(fā)器進行適當?shù)目刂疲?使其選擇性的為0類型游程或1類型游程。
2) 讀取bit一in的值，若不為0， log2k位計數(shù)器開始加一計數(shù)，此過程一直 重復(fù)到bit一in為0。
3) 接下來，在有限狀態(tài)機的控制下，輸出k位計數(shù)器值所對應(yīng)個數(shù)的若干 個0或1， k位計數(shù)器置0。
4) 在有限狀態(tài)機的控制下，從bit—in讀取log2k位計數(shù)器值所對應(yīng)個數(shù)的數(shù)據(jù)。
5) reg—cntl置為高電平，通過dent復(fù)制k位計數(shù)器的值到k位寄存器中。
6) 再在有限狀態(tài)機的控制下，輸出k位計數(shù)器值所對應(yīng)個數(shù)的若干個0或1 ， k位計數(shù)器置0。最后輸出一位相反值。至此，該游程解碼結(jié)束。
7) 讀取bitjn的值，該值在有限狀態(tài)機的控制下對RS觸發(fā)器進行適當?shù)目?制，使其選擇性的為0類型游程或1類型游程。讀取bit—in的值，若不為0，重 復(fù)1)。若為0，再讀取一次，判斷此時該值，若為0，將k位寄存器的值復(fù)制 到k位計數(shù)器，重復(fù)步驟5)，否則重復(fù)步驟l)。
權(quán)利要求
1、一種具有相同游程長度的測試數(shù)據(jù)壓縮編碼、解碼方法及專用解碼單元，其特征是首先以位串為基本單元，同時對0和1兩種類型的游程進行統(tǒng)計，將測試數(shù)據(jù)分割開來，統(tǒng)計位串的長度，再利用二種不同類型的編碼方式對位串長度進行編碼，使編碼方式既考慮到變長碼使用短的代碼字來代替長的原始位串，又考慮游程之間的相關(guān)性，對于具有相同游程長度的連續(xù)游程的后續(xù)游程可以進一步用短的代碼字來表示，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮；解壓縮的方法是利用針對本壓縮方法制作的解碼單元來進行解壓縮的。具體步驟為a、采用自動測試模式生成工具ATPG，生成確定的完全測試集T；b、對所述的測試集進行游程分析，即將測試數(shù)據(jù)按0和1兩種類型的游程進行分割，無關(guān)位暫不填充，統(tǒng)計分割后每段可能的游程長度；c、無關(guān)位的填充，先考慮相鄰游程之間的相關(guān)性，即盡可能的使相鄰連續(xù)游程長度相同，對剩下的無關(guān)位的填充則是考慮使前一游程長度盡可能最大；d、對填充后的測試數(shù)據(jù)進行編碼采用兩種編碼方式，對于相同長度的相鄰游程和后續(xù)游程使用類型1的編碼方式，對于其它數(shù)據(jù)的編碼則使用類型2的編碼方式，最終實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)壓縮；然后，利用自動測試設(shè)備(ATE)將壓縮的數(shù)據(jù)導(dǎo)入被測芯片，由被測芯片的解壓縮電路來進行解壓，最后將解壓縮后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖粶y電路的掃描鏈。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)壓縮編碼、解碼方法及專用解碼 單元，其特征是所述完全測試集T中所有的測試向量中包含有無關(guān)位"X"，且無關(guān)位需占測 試向量位數(shù)的35% 95%。
3、 實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)壓縮編碼、解碼方法及專用解碼 單元，其特征是該解壓電路包括有限狀態(tài)機(FSM)、計數(shù)器和相關(guān)控制電路；解壓電路的 發(fā)送時鐘關(guān)入所述的計數(shù)器和控制電路；有限狀態(tài)機分別將設(shè)定計數(shù)器初態(tài)信號和編碼輸入 狀態(tài)信號送給計數(shù)器和控制電路；數(shù)據(jù)輸出信號在狀態(tài)機控制下將解壓縮的數(shù)據(jù)傳輸出被測 設(shè)計的掃描鏈，完成整個解壓縮過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)壓縮編碼、解碼方法及專用解碼單元，屬于集成電路測試技術(shù)領(lǐng)域。為了降低測試數(shù)據(jù)的存儲容量，縮短測試應(yīng)用時間，本發(fā)明公開了一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)壓縮的編碼方法，通過存儲程序的計算機執(zhí)行如下步驟首先以位串為基本單元，對0和1兩種類型的游程進行統(tǒng)計，將測試數(shù)據(jù)分割開來，統(tǒng)計位串的長度，再利用二種不同類型的編碼方式對位串長度進行編碼，使編碼方式既考慮到變長碼使用短的代碼字來代替長的原始位串，又考慮游程之間的相關(guān)性，對于具有相同游程長度的連續(xù)游程的后續(xù)游程可以進一步用短的代碼字來表示，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮；解碼的方法是利用針對本壓縮方法制作的解碼單元來進行解壓縮的。
文檔編號H03M7/46GK101604974SQ20091011659
公開日2009年12月16日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者陳向前 申請人:陳向前