board-bringup

name	board-bringup
description	FPGA原型和板级bringup技能 - 从静态检查到系统测试，完整板级验证指导
description.zh	FPGA原型和板级bringup技能 - 从静态检查到系统测试，完整板级验证指导
origin	ICER
categories	verification

FPGA 原型和板级 Bringup 技能

当用户需要进行 FPGA 原型验证或硅后板级验证时，启用此技能。提供从静态检查到系统测试的完整 bringup 流程和问题调试方法。

When to Activate

• 新 FPGA 原型项目启动
• 新 PCB 第一次上电 bringup
• 硅后芯片第一次测试
• 板级功能问题调试
• 量产前验证测试

---

步骤 1：静态检查（不开电）

一定要做，不开电检查出问题比上电烧器件好。

1.1 目视检查

做什么： 检查 PCB 外观和器件焊接。

检查项：

• PCB 有没有明显损伤、划痕
• 器件有没有焊反、焊歪
• 极性器件（电容、二极管）方向正确
• 芯片方向正确（引脚 1 位置）
• 有没有少件、多件
• 有没有连锡短路

1.2 电源短路检查

做什么： 确认电源和地之间没有短路。

怎么做：

1. 万用表设置电阻档
2. 测量每个电源轨到地的电阻
3. 记录电阻值
4. 电阻 < 10Ω 可能短路，需要排查

输出： 电源电阻表

电源轨	电阻值	状态
VCC_3V3	1.2kΩ	正常
VCC_1V8	800Ω	正常
VCC_1V0	50Ω	⚠️ 检查

1.3 导通性检查

做什么： 确认所有关键网络连通。

检查项：

• 电源轨从电源到芯片引脚导通
• 地网络导通
• 时钟信号从源到芯片导通
• JTAG 信号导通
• 复位信号导通

1.4 无源器件检查

做什么： 检查关键无源器件值正确。

检查项：

• 电源去耦电容值正确
• 晶振负载电容正确
• 复位上拉/下拉电阻正确
• 终端电阻正确

检查清单：

• 目视检查完成
• 电源无短路
• 导通性检查完成
• 无源器件检查完成

---

步骤 2：第一次上电

安全第一，电流限制，慢慢升压。

2.1 设置电源保护

做什么： 设置电源电流限制，防止烧坏。

怎么做：

1. 可编程电源设置电流限制
   - 起始限制：100mA - 500mA（根据预期电流）
   - 电压：从 0V 开始
2. 连接电源到板子
3. 准备万用表和示波器

2.2 缓慢上电

做什么： 缓慢升压，观察电流。

怎么做：

1. 从 0V 开始，缓慢升压
2. 观察电流变化
3. 每升 0.1V 停顿，观察
4. 到达目标电压后稳定

正常现象：

• 电流平滑上升
• 达到预期静态电流后稳定
• 没有突然跳变

异常现象：

• 电流突然跳变 → 立即断电
• 电流超过限制 → 立即断电
• 有冒烟/异味 → 立即断电

2.3 测量电源轨电压

做什么： 测量每个电源轨电压正确。

输出： 电源电压表

电源轨	预期值	实测值	压降	状态
VCC_3V3	3.3V	3.28V	0.02V	正常
VCC_1V8	1.8V	1.75V	0.05V	⚠️ 压降大
VCC_1V0	1.0V	1.01V	0.01V	正常

2.4 检查器件温度

做什么： 手摸或热像仪检查器件温度。

检查项：

• 所有器件温度正常
• 没有异常发热器件
• 电源芯片温升合理

检查清单：

• 电流限制设置正确
• 上电过程顺利
• 静态电流正常
• 电源电压正确
• 器件温度正常

---

步骤 3：时钟和复位测试

3.1 测量参考时钟

做什么： 示波器测量参考时钟。

测量项：

• 频率是否正确
• 幅度是否正确
• 占空比是否正确
• 边沿是否干净

输出： 时钟测量表

时钟	预期频率	实测频率	幅度	状态
REF_CLK	25MHz	25.01MHz	3.2V	正常
SYS_CLK	50MHz	49.98MHz	3.3V	正常

3.2 配置并测试 PLL

做什么： 配置 PLL，检查锁定。

步骤：

1. 配置 PLL 分频系数
2. 使能 PLL
3. 等待锁定
4. 测量输出频率

检查项：

• PLL 能够锁定
• 输出频率正确
• 锁定时间符合规格

3.3 测试复位

做什么： 测试复位信号时序正确。

测量项：

• 复位有效电平正确
• 复位释放电平正确
• 复位持续时间符合规格
• 复位释放顺序正确

检查清单：

• 参考时钟正确
• PLL 锁定正确
• 各时钟频率正确
• 复位时序正确

---

步骤 4：配置接口测试

4.1 连接调试接口

做什么： 连接 JTAG/SWD 调试接口。

步骤：

1. 连接调试器到板子
2. 打开调试软件
3. 尝试连接

检查项：

• 调试器能够连接
• 能够识别芯片 ID
• ID 码正确

4.2 基本寄存器测试

做什么： 测试寄存器读写正确。

测试项：

1. 读取 ID 寄存器 → 值正确
2. 写入测试寄存器 → 写入成功
3. 回读测试寄存器 → 读出正确
4. 写入另一个值 → 读出正确

4.3 加载配置（FPGA）

做什么： 加载配置比特流。

步骤：

1. 加载比特流到 FPGA
2. 检查加载成功状态
3. 检查 DONE 引脚状态

检查项：

• 比特流加载成功
• DONE 引脚变高
• FPGA 进入工作状态

⚠️ 如果这一步过不去，不要往下走，一定先解决。

检查清单：

• 调试接口连接正常
• 芯片 ID 识别正确
• 寄存器读写正确
• 配置加载成功（FPGA）

---

步骤 5：模块逐个测试

从最简单到最复杂，一个模块测试通过再下一个。

5.1 GPIO 测试

测试项：

• GPIO 输出高低电平正确
• GPIO 输入读取正确
• GPIO 方向控制正确

5.2 UART 测试

测试项：

• 能够发送数据
• 能够接收数据
• 波特率正确
• 回环测试通过

5.3 I2C/SPI 测试

测试项：

• 能够检测到从设备
• 能够读写从设备寄存器
• 波特率正确

5.4 存储器测试

测试项：

• 能够写入数据
• 能够读出数据
• 写入和读出一致
• 遍历所有地址测试

5.5 DDR 测试

测试项：

• DDR 初始化成功
• 写入数据正确
• 读取数据正确
• 带宽测试符合预期

5.6 核心功能测试

测试项：

• 核心功能正常工作
• 数据通路正确
• 控制通路正确

检查清单：

• GPIO 测试通过
• UART 测试通过
• I2C/SPI 测试通过
• 存储器测试通过
• DDR 测试通过
• 核心功能测试通过

---

步骤 6：系统集成测试

6.1 模块间接口测试

测试项：

• 模块间数据传输正确
• 模块间控制信号正确
• 模块间时序正确

6.2 完整应用测试

测试项：

• 完整应用场景运行正常
• 数据端到端正确
• 性能满足要求

6.3 压力测试

测试项：

• 长时间运行（24小时+）
• 高负载运行
• 温度升高后运行正常

6.4 极限测试

测试项：

• 最高频率测试
• 最低电压测试
• 高温测试
• 低温测试

检查清单：

• 模块间接口测试通过
• 完整应用测试通过
• 压力测试通过
• 极限测试通过

---

常见问题定位

问题 1：电源电流过大

可能原因：

• 电源地短路
• 器件焊错
• 芯片损坏

排查步骤：

1. 断电，测量电源地电阻
2. 逐个断开电源域
3. 找到短路区域
4. 定位短路器件

问题 2：JTAG 连接不上

可能原因：

• 接线错误
• 电源不对
• 复位不对
• 速度太快

排查步骤：

1. 测量每个信号线
2. 测量电源电压
3. 测量复位电平
4. 降低 JTAG 速度

问题 3：PLL 不锁定

可能原因：

• 参考时钟不对
• 配置不对
• 电压不对

排查步骤：

1. 示波器测量参考时钟
2. 检查配置寄存器
3. 测量 PLL 电源

问题 4：功能偶发错误

可能原因：

• 时序余量不够
• 跨时钟域问题
• 电源噪声

排查步骤：

1. 降低工作频率
2. 增加同步级数
3. 测量电源纹波

---

调试方法论

二分法

1. 问题在前半还是后半
2. 砍掉一半
3. 重复，缩小范围

隔离法

1. 禁用所有无关模块
2. 只保留问题相关模块
3. 排除其他影响

对比法

1. 和仿真波形对比
2. 和已知好的板子对比
3. 找出差异

---

文档要求

记录每次 bringup：

测试项	环境	结果	问题	根因	修复
电源检查	25°C	PASS	-	-	-
时钟测试	25°C	FAIL	频率偏	晶振错	更换
...	...	...	...	...	...

---

反模式（要避免）

❌ 上来就跑完整系统 → 不知道哪里错了 ❌ 不记录结果 → 忘了做到哪了 ❌ 电流过大继续加电 → 烧坏器件 ❌ 跳过分步测试 → 找不到问题

---

代理协作

• 使用 validation-engineer 代理进行板级验证
• 自动化测试脚本使用 eda-scripting 技能开发