بخشی از مقاله
خلاصه
این مقاله یک معماری سختافزاری باقابلیت آزمونپذیری برای فیلتر FIR را پیشنهاد میدهد. برای افزایش کنترلپذیری و مشاهدهپذیری فیلتر FIR، طراحی این فیلتر مبتنی بر ILA پیشنهاد شده است. با توجه به نظریه M-testability درصورتیکه سلولهای ILA مورد نظر یکسان و از نظر عملکردی یک به یک و پوشا باشند، ILA مورد نظر قابلیت آزمون پذیری را دارد. در این مقاله فیلتر FIR یک بعدی بهصورت ILA یک بعدی در نظر گرفته شده است و ساختار فیلتر آزمونپذیر FIR مقاوم در برابر بیت سرریز پیشنهاد شده است.طبق نظریه M-Testability ساختار
طراحیشده برای فیلتر FIR به طول 6 و 21 به ترتیب به میزان 25 2 و 26 2 آزمونپذیر است. میزان افزونگی از نظر تعداد LUT چهار ورودی برای
فیلتر پیشنهادی آزمونپذیر به طول 6 و 21 به ترتیب21 و 3/4درصد محاسبه شده است.
کلمات کلیدی: فیلتر FIR ، آزمونپذیری، ILA، M-testability
.1 مقدمه
استفاده از مدارات پیادهسازی شده در FPGA در کاربردهای فضایی به دلیل قابل برنامهریزی بودن FPGA بسیار گسترش یافته است. به دلیل وجود خطاهای ناشی از تشعشعات فضایی و آسیبپذیری FPGA در مقابل آنها، تحملپذیری خطا در مدارات پیادهسازی شده در FPGA یکی از چالشهای اساسی است. پیشنیاز ایجاد تحملپذیری خطا در مدارت دیجیتال افزایش کنترلپذیری و مشاهدهپذیری نقاط مدار است. افزایش کنترلپذیری و مشاهدهپذیری مدار در واقع افزایش قابلیت آزمون است. در این مقاله فیلتر پاسخ ضربه محدود (FIR) با افزایش کنترلپذیری و مشاهدهپذیری، قابل آزمون شده است. تبدیل موجک گسسته کاربردهای بسیاری را در حوزهی پردازش سیگنال دارد. یکی از بخش های اساسی تبدیل موجک فیلتر های FIR هستند ازاینرو افزایش قابلیت آزمون این نوع فیلتر اهمیت دارد.
در این مقاله افزایش قابلیت آزمون فیلتر یک بعدی FIR، با فراهم کردن شرایط نظریه آزمون پذیری ( M-testability ) M برای ساختار سیستولیک این نوع فیلتر، انجام شده است. با توجه به قضیه M-testability اگر مدار مورد نظر بهصورت ترکیبی از سلولهای یکسان باشد و از لحاظ عملکردی، این سلولها یک به یک و پوشا باشند مدار، قابلیت آزمون را به همراه دارد .[2] افزایش آزمونپذیری با استفاده از نظریه M-testability در مدارات گوناگونی مانند سختافزار تخمین حرکت [2] ، سختافزار تبدیل [1] FFT و سختافزار فیلتر FIR با طول 4در سطح بیت [3] انجام شده است.در این مقاله مدل خطای مورد بررسی، خطای سلولی است.[4] برای اطمینان از صحت خروجی های فیلتر پیشنهادی، چالش وجود بیت سر ریز بررسی شده است. در بخش بعدی ابتدا آرایههای منطقی تکراری (ILA) معرفی میشود، در ادامه شرایط آزمونپذیری برای ILA و نظریه M-Testability تبیین میگردد و در بخش بعدی ساختار سیستولیک فیلتر FIR و ساختار آزمونپذیر فیلتر FIRپیشنهاد میشود در ادامه راهکاری برای اجتناب از بیت سرریز مطرح میشود و در انتها نتایج شبیهسازی ارائه میگردد.
.2 دانش پیشزمینه
The 8th Symposium on Advances in Science and Technology (8thSASTech), Mashhad, Iran. 8thSASTech.khi. ac.ir
در این بخش در ابتدا ILA معرفی می شود سپس آزمون پذیری ILA یک بعدی و شرایط مورد نیاز برای آن، تبیین میگردد.
1 . 2 آرایههای منطقی تکراری
استفاده از آرایههای منطقی تکراری بهموجب فوایدی مانند سادگی طراحی، طرحبندی و آزمونپذیری گسترش یافته است.[4]با توجه به هدف آزمونپذیری در این مقاله، ساختار سیستولیک که زیرمجموعهی ILA است، برای فیلتر FIR انتخاب شده است.[5]
در ابتدا فرضها و تعاریف زیر در نظر گرفته میشوند:[4]
• تعریف :2 یک ILA یکسان به این معنا است که تمام سلولهای تشکیلدهندهی آن از نظر عملکردی مشابه هستند.
• تعریف :1 سلولهای تشکیلدهندهی ILA یک تابع ترکیبی (Σ,Δ,f)هستند که بهصورت رابطه (2) نمایش داده میشوند.
(2)
f :
▪ فرض :2 رفتار مدار در کل زمان تغییر نمیکند. به این دلیل خطاهای گذرا یا خطاهای ناشی از اتصال سلولها بررسی نمیشود، بلکه خطاهای عملکردی سلولها بررسی میشود. برای آزمون کامل یک آرایه کافی است که صحت سلولهای تشکیلدهندهی آرایه تأیید شود. تأیید عملکرد سلولها با استفاده از تولید ورودی برای سلولها و منتشر کردن خروجی سلولها میسر است. این مدل خطا، مدل خطای سلولی نام دارد.
▪ فرض :1 حداکثر یک سلول دچار خطا میشود.
2 .2 شرایط آزمونپذیری
افزایش آزمونپذیری یک مدار دیجیتال به معنای افزایش کنترلپذیری و مشاهدهپذیری مدار است. چگونگی عملکرد یک سلول ترکیبی با اعمال تمام
ورودیهای i و تولید خروجی j تعیین میشود. در مرجع[1] اثبات میشود که یکK ILA بعدی با M تعداد ورودی، آزمونپذیر است
، اگر تابع عملکرد سلولها یک به یک و پوشا باشد و سلولها یکسان باشند. در این مقاله فیلتر FIR یک بعدی بررسی میشود ازاینرو ILA های یک
بعدی (خطی) مورد بحث هستند. شکل ILA 2 خطی را نشان میدهد که x ورودی افقی سلول، y ˆ
ورودی عمودی سلول، ˆx خروجی افقی سلول و y
خروجی عمودی سلول است اگر m تعداد بیتهای x و n تعداد بیتهای y باشد W=m+n تعداد کل بیتهای ورودی ILA است.
y x فضای ورودی در نظر گرفته شده است به x ورودی آرایه در جهت افقی و y ورودی آرایه در جهت عمودی است ، خروجی
بهصورت y x تعیین میشود.اگر سلولها یکسان باشند x x و y y بر قرار است.
