DF-FPDLMS自適應濾波器的可測性設計與測試

基于加法器的測試生成，提出了直接實現形式的細粒度流水線延遲最小均方自適應濾波器的一種可測性設計的測試方案。在測試模式下，該設計通過濾波器組成模塊的分層隔離及由寄存器轉化成的掃描鏈提高了可測性；通過復用部分寄存器和加法器避免或最小化了額外的測試硬件開銷。該方法能在真速下高效地偵測到濾波器基本組成單元內的任意固定型組合失效，且不會降低電路的原有性能。
關 鍵 詞 加法器; 可測性設計; 失效; 濾波器; 測試生成; 乘法器

文獻[1]提出了DF-FPDLMS自適應濾波器，它的關鍵路徑短、速度快，將基于Xilinx Virtex的FPGA技術實現的8階8位濾波器用于定位敵方雷達脈沖的電子裝備測量(Electronic Support Measures，ESM)接收機，接收機的采樣率達120 MHz。在集成電路集成度的發展遵循摩爾定律的條件下，IC的可測性在降低IC生產成本、提高IC可靠性等方面作用日益顯著。應用于國防ESM上的電路，片上系統(System-on- Chip，SoC)的可測性尤其重要。由文獻[1]可知，DF- FPDLMS濾波器由八個處理模塊(Processing module，PM)、一個二進制樹加法器、一個誤差反饋環構成，由于誤差反饋環和每個PM包含的反饋回路，以及至少包含一個加法器、二個乘法器的PM只有兩個輸入、一個輸出，其測試相當繁瑣、困難。而且，隨著人們對濾波性能要求的日益提高，濾波器階數會不斷增加，芯片上會集成越來越多的晶體管，此時，該濾波器測試根本無法進行。在包含該濾波器的SoC中，這種問題尤其突出。解決該問題的根本途徑之一是對該濾波器進行可測性設計，并尋求有效的測試手段、方法。
1 可測性設計與測試策略
目前，可測性設計主要使用兩種方法：(1) 基于C-可測、M-可測；(2) 根據電路的具體情況改進電路結構，提高其可測試性能。方法(1)通用性強，有章可循，使用也比較方便[2-5]，但前提是在任意時刻電路最多只存在一個故障。若將其應用于DF- FPDLMS濾波器，實用性會降低。而且，如有多個反饋環的存在，在DF-FPDLMS濾波器中利用它也非常困難。本文采用方法(2)進行可測性設計。由文獻[1]可知，DF-FPDLMS濾波器的組成模塊有加、減、乘法器和寄存器，分布PM內、外部分，電路具有很好的規則性，且寄存器較多。據此，本文針對8階DF-FPDLMS自適應濾波器，給出了可測性設計方案：利用單向三態門在測試模式下，將關心的運算單元與其他部分隔開，合理地將寄存器構成掃描鏈，為運算單元傳送測試矢量，可大幅度提高加法器等組成模塊即電路的可控性，如圖1所示。圖中，t1~t5是各運算單元的測試能使信號，高電平有效，任意時刻最多只有一個有效。