题目：FPGA中可编程逻辑资源的故障检测方法研究

随着FPGA在航空、航天领域以及武器系统中的广泛应用，对FPGA的质量和可靠性要求也越来越高。为了提高FPGA系统的可靠性和故障容错能力，进而降低由故障所导致的高昂代价，开展FPGA测试研究具有重要的意义。虽然目前国内外对此已展开了大量的研究，并且取得了一定的成果，但是现有的FPGA测试方法仍存在一些问题需要解决：首先，现有的测试方法大都仅仅研究FPGA中顶层可编程逻辑块的测试问题，而并没有对内部逻辑资源进行深入地测试研究，故诊断精度、诊断分辨率以及故障覆盖率都相对较低。其次，由于故障屏蔽的原因，现有的测试方法往往都只能对单故障逻辑资源进行检测与诊断，而无法实现对多故障逻辑资源的精确诊断与定位。

针对上述问题，本文提出了一种新型的基于环形比较的内建自测试方法来对FPGA内部故障逻辑资源进行精确地诊断与定位。进一步，针对测试图形(向量)生成方法进行专门地研究，以实现最优的故障覆盖率。同时，研究一种新型基于锁存比较的输出响应压缩方法，以解决签名别名问题。最后，搭建了相应的诊断扫描链，解决故障响应传递过程中的故障屏蔽问题。

详细的研究内容如下：

(1) 通过对现有FPGA测试方法的分析，提出了一种基于环形比较的内建自测试方法来对FPGA内部全部可编程逻辑资源进行测试，解决了多故障逻辑资源的故障定位难题。进一步，提出一种多故障逻辑资源诊断算法, 对全部可编程逻辑资源的故障状态进行唯一地标识。

(2) 通过对现有测试图形生成方法的分析，研究采用伪穷举测试图形和March C-算法测试图形，分别对FPGA中的可编程逻辑基元的LUT模式和RAM模式进行测试，从而实现故障覆盖率的最优化。进一步，分别设计了基于全LFSR的硬件测试图形生成器和基于FSM的硬件测试图形生成器，以获得期望的测试图形。

(3) 通过对现有输出响应压缩方法的分析，首先采用了基于签名分析的传统响应压缩方法，但是这种方法可能导致签名别名现象。为了解决签名别名问题，提出了一种基于锁存比较的输出响应压缩方法，并设计对应的输出响应分析仪，从而实现输出响应的无损压缩。

(4) 考虑输出响应的可观测性问题，结合所设计的新型输出响应分析仪，设计了一种输出响应分析仪诊断扫描链，克服故障屏蔽现象，并精确地标识故障逻辑资源。