【摘 要】
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近年来我国高速铁路取得了蓬勃发展,逐渐成为一张璀璨的“中国名片”。然而,由于国外企业对于芯片产业的主导作用,高铁芯片“卡脖子”的问题日渐严重。时至今日,我国已经有多家企业实现了高铁专用芯片的国产化替代。为了测试这些国产化高铁设备的安全性与性能是否能够达到替代前的水平、功能是否完备、极限条件下性能能否保持稳定等问题,对设备进行系统级测试并开发相应的测试平台便成为了一项亟待解决的课题。在此背景下,本文
【基金项目】
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科技部于2019年启动的国家重点研发计划“基于国产芯片的自主化列控产品应用技术研究”的课题四:“基于国产芯片列车运行控制系统关键基础装备攻关”；
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近年来我国高速铁路取得了蓬勃发展,逐渐成为一张璀璨的“中国名片”。然而,由于国外企业对于芯片产业的主导作用,高铁芯片“卡脖子”的问题日渐严重。时至今日,我国已经有多家企业实现了高铁专用芯片的国产化替代。为了测试这些国产化高铁设备的安全性与性能是否能够达到替代前的水平、功能是否完备、极限条件下性能能否保持稳定等问题,对设备进行系统级测试并开发相应的测试平台便成为了一项亟待解决的课题。在此背景下,本文以高铁轨道电路为例,基于芯片测试领域中的自动测试向量生成技术（ATPG）,从常规向量与稀有向量两方面生成测试向量,并研究出一套完整的系统级测试方法。由于ATPG技术需使用电路网表生成向量,本文首先针对轨道电路中的关键模块设计了相应的黄金模型,之后将其转化为电路网表的形式。针对如何提高测试向量生成效率的问题,本文提出了一种结合伪随机向量生成算法与确定性向量生成算法D算法的时变伪随机扰动ATPG算法来完成常规向量生成。常规的LFSR生成方式随机种子固定,随机度有限,因此该算法采用系统定时器作为随机种子设计了一种时变种子的伪随机向量生成方式用于提升随机度。在将其与D算法的结合上,本文通过统计无效向量占比提出了一种新的两算法切换逻辑优化方案并进行了验证。同时,本文将稀有向量生成技术应用到所设计的黄金模型中,实现对于待测设备的极限测试,作为常规测试向量的补充,从而提升本文所提出测试方法的总体故障覆盖率。将所设计的ATPG算法应用于轨道电路黄金模型进行测试,故障覆盖率可达100%;对更大规模标准电路S713、S1423与S9234的测试结果表明,故障覆盖率难以到达100%。但相比使用单一的向量生成方法,算法将故障覆盖率分别提升了50%以上与30%以上,有效提高了向量生成效率。最后设计了基于PXI总线的虚拟仪器测试平台及其软件测试界面,将已生成的测试向量集依次输入FPGA模拟板卡,输出结果与预期一致,有效证明了该系统测试平台的可行性。
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