《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于代码审查的FPGA黑盒测试方法研究与实践
电子技术应用
宋小敬,刘诗宇,苏明月,李东方
北京计算机技术及应用研究所
摘要: 近年来,现场可编程门阵列(FPGA)在高性能计算、航空航天、通信系统等关键重要领域的应用逐渐广泛、功能愈发重要,FPGA软件测试重要性与日俱增,然而FPGA软件测试始终面临知识产权核(IP核)测试不充分的问题。提出了一种基于代码审查的黑盒测试方法,该方法将代码静态分析与黑盒测试相结合,旨在提升测试充分性。首先回顾了FPGA软件测试的现状,分析了动态与静态分析技术的局限,明确了黑盒测试在IP核验证中的重要性。随后,构建了基于代码审查的黑盒测试框架,包括规则检查与配置项检查两大核心环节,用于识别并解决设计中的潜在问题。通过PLL IP核复位信号缺失与RS422接口LVDS原语终端阻抗匹配错误的案例分析,展示了该方法在FPGA测试项目中的有效应用。
中圖分類(lèi)號(hào):TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257068
中文引用格式: 宋小敬,劉詩(shī)宇,蘇明月,等. 基于代碼審查的FPGA黑盒測(cè)試方法研究與實(shí)踐[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2026,52(4):54-59.
英文引用格式: Song Xiaojing,Liu Shiyu,Su Mingyue,et al. Research and practice on black-box testing methodology for FPGA software based on code review[J]. Application of Electronic Technique,2026,52(4):54-59.
Research and practice on black-box testing methodology for FPGA software based on code review
Song Xiaojing,Liu Shiyu,Su Mingyue,Li Dongfang
Beijing Institute of Computer Technology and Application
Abstract: In recent years, Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) have been increasingly adopted in critical domains such as high-performance computing, aerospace, and communication systems, with their functionalities becoming ever more vital. As a result, the importance of FPGA software testing has grown significantly. However, insufficient testing of Intellectual Property (IP) cores remains a persistent challenge. This paper proposes a code review-based black-box testing approach that integrates static code analysis with black-box testing to enhance test adequacy. We begin by reviewing the current landscape of FPGA software testing, analyzing the limitations of both dynamic and static analysis techniques, and underscoring the essential role of black-box testing in IP core validation. A black-box testing framework based on code review is then constructed, featuring two core components: rule checking and configuration checking, which aim to identify and resolve potential design issues. Case studies on the missing reset signal in a PLL IP core and impedance mismatch in RS422 interface LVDS primitives demonstrate the practical effectiveness of this method in FPGA testing projects.
Key words : FPGA software testing;black-box testing;code review;IP core validation

引言

隨著現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)技術(shù)在高性能計(jì)算、航空航天、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,F(xiàn)PGA軟件的測(cè)試驗(yàn)證成為確保其功能正確性和性能可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。然而,由于FPGA設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(IP核)的封閉性,傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試方法往往難以全面覆蓋所有潛在問(wèn)題,尤其是在黑盒測(cè)試環(huán)境下[2]。因此,本文提出了一種基于代碼審查的FPGA軟件黑盒測(cè)試方法,深入分析源代碼和IP核的配置項(xiàng),提高黑盒測(cè)試的精度和效率。

本文首先概述了FPGA軟件測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn),特別是黑盒測(cè)試在FPGA領(lǐng)域的應(yīng)用局限。隨后,介紹了基于代碼審查的黑盒測(cè)試方法的基本原理和框架,主要包括規(guī)則檢查法和配置項(xiàng)檢查法兩種關(guān)鍵技術(shù)手段。在此基礎(chǔ)上,本文通過(guò)兩個(gè)具體案例——PLL IP核復(fù)位信號(hào)缺失問(wèn)題和RS422接口LVDS原語(yǔ)終端阻抗匹配設(shè)置錯(cuò)誤問(wèn)題——展示了該方法在FPGA軟件測(cè)試中的實(shí)際應(yīng)用效果。通過(guò)代碼審查,成功識(shí)別了潛在的問(wèn)題點(diǎn),并提出了相應(yīng)的解決方案,驗(yàn)證了該方法在提高軟件功能正確性和性能可靠性方面的有效性。

案例分析表明,基于代碼審查的FPGA軟件黑盒測(cè)試方法能夠有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)黑盒測(cè)試的不足,提高測(cè)試的全面性和深度。該方法不僅適用于IP核的驗(yàn)證,還可擴(kuò)展至其他復(fù)雜模塊和系統(tǒng)的測(cè)試,為FPGA軟件的全面質(zhì)量保障提供了新的思路和技術(shù)支持。


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作者信息:

宋小敬,劉詩(shī)宇,蘇明月,李東方

(北京計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用研究所,北京 100854)

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