CN105891700A - 模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，包括待测集成电路，其特点在于设有辐射源模拟组件、无线发射模块、无线接收模块和上位机，辐射源模拟组件影响待测集成电路，待测集成电路与无线发射模块相连，并将信息发送出去，再由无线接收模块接收并上传给上位机进行结果分析，达到实现远程监控检测的功能，本发明由于采用上述结构和方法，具有模拟效果显著、检测精确、安全无辐射等优点。

Description

模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统

技术领域

本发明涉及电路检测设备技术领域，具体地说是一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统。

背景技术

随着集成电路工艺的发展，集成电路的性能得到大幅度提升的同时，由于集成电路特征尺寸的缩小，电源电压的降低以及频率的升高，使得处理器对电源线扰动、温度变化、各种辐射及电磁干扰的影响越来越敏感。另外随着集成电路在航天等特殊领域的应用也对处理器的可靠性提出了更高的要求。而在对处理器的可靠性进行评估的时候，不可能在真实的外太空等特殊环境下进行。空间环境中各种能量粒子严重威胁超大规模集成电路的可靠性，其对应用于航天领域的处理器的辐射损坏效应主要有两个方面：总剂量损坏和单粒子效应，其中单粒子效应引起的瞬时故障是处理器失效的主要原因，并且随着集成电路制造工艺的提高，特征尺寸的减少，趋势会越明显。通过特定的辐射或特定的模拟环境下对集成电路可靠性进行分析对提升处理器在恶劣环境中的可靠性具有重要的意义。

在对集成电路进行测试的时候，集成电路所处的环境必然是恶劣的，甚至于对人体是有害的。虽然我们可以尽可能的缩小辐射等环境的面积，但不可能完全避免其对周围的影响。甚至只是简单的太阳模拟器发出的光都会对眼睛产生很大的影响。显然我们不希望在对集成电路测试的同时把自己也放在一个危险的环境中。从开发板传出的数据由于受到自身电平和导线的影响，距离较远时必会影响数据的真实性。而如果添加控制模块和单独的存储设备来存储数据必然会使我们不能实时的查看收到的数据。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种针对各种情况下辐射对集成电路影响的可靠性实现远程监测， 而不会对人体造成任何损害，并通过ZigBee方案实现低功耗、长时间进行持续检测的用于集成电路检测的模拟辐射故障检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，包括待测集成电路，其特点在于设有辐射源模拟组件、无线发射模块、无线接收模块和上位机，辐射源模拟组件影响待测集成电路，待测集成电路与无线发射模块相连，并将信息发送出去，再由无线接收模块接收并上传给上位机进行结果分析，达到实现远程监控检测的功能。

本发明所述辐射源模拟组件包括太阳光模拟辐射源、高能粒子模拟辐射源和瞬间高能量辐射模拟辐射源，

其中，所述太阳光模拟辐射源是由氙灯发射装置形成，所述氙灯发射装置包括氙灯、第一凸透镜、第二凸透镜和第三凸透镜，所述第一凸透镜、第二凸透镜和第三凸透镜分别间隔一定距离同轴设置，所述第一凸透镜的远端放置有氙灯，所述氙灯发出光波长模拟太阳光经第一凸透镜聚焦后变成平行光，再经第二凸透镜和第三凸透镜二次聚焦，形成直径小于2mm的光斑，调节距离使放大倍数最大，并通过调节输入功率来调节光斑的光功率密度，使所述光斑照射到待测集成电路上，并通过无线发射模块将信息输出，无线接收模块接收发送的数据并上传至上位机，达到模拟不同温度和光强下的太阳光检测待测集成电路的可靠性及故障问题；

所述高能粒子模拟辐射源采用伽马射线进行辐射，通过伽马射线辐射来模拟高能粒子穿过待测集成电路上的半导体器件后产生了Si-SiO2界面态以及栅氧化层内正电荷的积累，导致阈值电压发生负漂移，加速半导体材料退化、导致了逻辑功能失效、工作速度降低、漏电流增加以及由于噪声容限下降而引起的失效，总剂量效应与因电离作用积累的总能量有关，是累积效应,是一个长期导致器件失效的过程，并通过无线发射模块将信息输出，无线接收模块接收发送的数据并上传至上位机，达到远程监控检测的作用；

所述瞬间高能量辐射模拟辐射源采用激光器进行辐射，通过所述激光器辐射来模拟待测集成电路由于高能粒子穿过器件时引起的单粒子效应，并通过无线发射模块将信息输出，无线接收模块接收发送的数据并上传至上位机，达到远程监控检测的作用；本发明所述的单粒子效应包含好多种，例如单粒子翻转、单粒子闭锁、单粒子烧毁、单粒子瞬态效应、单粒子栅穿、单粒子位移损伤、单个位硬错误，这些单粒子效应又可以分为硬错误和软错误，其中，硬错误是指受到辐射后而造成的永久性伤害，通过重新写入等方法无法使电路恢复到正常的状态，单粒子闭锁、单粒子烧毁、单粒子栅穿等都属于硬错误；软错误是指通过一定的方法可以使其恢复到辐射之前状态，包括单粒子翻转和单粒子瞬态效应。

本发明可将所述待测集成电路和高能粒子模拟辐射源外部包裹有密封壳体，以利于避免辐射泄漏对人体造成损害。

本发明可在所述第三凸透镜的聚焦点处设有挡板，所述挡板上设有透光孔，以利于通过透光孔将光斑缩小到更小直径的范围的可靠性检测。

本发明所述密封壳体和挡板均采用铝金属制成。

本发明所述待测集成电路的输出端经杜邦线连接到无线发射模块的P0口上，所述无线发送模块的P0口初始化为输入模式和上拉模式，所述无线发送模块对本身的P0口进行采样并获得待测集成电路的输出数据，得到数据后，将数据无线发送出去，从而使得无线接收模块接收到数据包，本发明可以设置定时采样和无线发送，从而每隔一段时间获得一次待测集成电路的输出结果以达到监视待测集成电路输出的效果。

本发明所述无线接收模块经串口将数据传给上位机，以利于达到数据的双向传输。

本发明所述无线发送模块和无线接收模块分别采用ZigBee发送模块和ZigBee接收模块，所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块是基于Z-stack协议栈中的SampleApp工程进行,所述SampleApp工程的流程为首先初始化函数和初始化任务，初始化完成以后运行操作系统，如果有任务执行任务，如果没有任务就会继续查询是否有任务需要执行。

本发明所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块实现无线传输的具体步骤为：

第一步：准备和预编译：打开工程后，可以看到workspace目录下比较重要的两个文件夹，Zmain 和App，这里我们主要用到App，这也是用户自己添加自己代码的地方，主要在SampleApp.c和SampleApp.h中就可以了，在预编译中添加NWK_AUTO_POLL使得ZigBee发送模块和ZigBee接收模块能够自动重连，

本发明所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块主要的区别在于自定义事件不同，所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块主要程序流程图如图8所示；

第二步：实现发送模块数据的周期性发送：

对于ZigBee发送模块的程序SampleApp_SendPeriodicMessage();是主要的代码，是编写需要发送内容的地方，主要是编写无线发送的内容和无线发送的数据长度，另外发送周期要根据需要自行修改；SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT就是事件重复执行的时间，这里以毫秒为单位，就是说如果需要以5秒为发送周期，则要把上述的事件重复执行时间定义为5000；

由于ZigBee发送模块直接用杜邦线连接到待测集成电路的P0口，且P0口初始化为输入模式和上拉模式，所以P0口的数据即是待测集成电路的输出数据，从而ZigBee发送模块可以通过对自己P0口进行采样从而获得测试模块输出的采样信号，采样的间隔时间可以根据需要自己进行设定；

当数据采样之后，无线发送模块就会把采样的数据通过无线发送出去，而在无线发送数据的时候会对数据包添加事件号以供接收端识别，因为事先设定好定时采样和数据发送，所以等到时间间隔达到预先设定的时间之后，会再次进行采样然后无线发送出去，以此循环，从而ZigBee接收模块能够不断地接收到数据；

第三步：ZigBee接收模块接收数据和串口发送：

对于接收部分需要完成的2个任务:读取接收到的数据和把数据通过串口发送给上位机，其中SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt )；就是将接收到的数据包进行处理的函数，同时这个函数中会调用串口发送函数HalUARTWrite(uint8 port, uint8 *buf, uint16len)；就是把数据通过串口线发送给上位机的函数；

串口的初始化函数为MT_UartInit ()；串口初始化函数的功能主要是配置串口号、波特率、流控、校验位，其中默认的波特率为38400bps，本次实验修改为115200bps，默认串口是打开流控的，两根线的通讯连接务必关闭流控，不然是永远收发不了信息的，所以串口初始化函数中要修改为关闭流控；

串口初始化完成以后还要登记任务号，MT_UartRegisterTaskID(task_id);就是登记任务号的函数，意思是把串口事件通过task_id登记在SampleApp_Init();里面，

当无线接收模块接收到数据包以后，会读取该数据包的事件号，如果确定是从之前的无线发送模块发送过来的数据，无线接收模块就会通过串口把接收到的数据发送给PC机；如果接收到的数据不是我们需要的，那么就不会进行发送；等无线发送模块完成这些动作以后，会继续等待接收数据，从而一直接收来自于发送端的测试结果；

第四步：程序修改完成后下载程序到开发板：

选择 CoodinatorEB-Pro，下载到开发板Ⅰ，即无线接收模块，选择EndDeviceEB-Pro,下载到开发板Ⅱ，即无线发送模块；

第五步：实现数据通路：

程序下载完成后分别给开发板Ⅰ和开发板Ⅱ上电，就可以收到无线发送模块采样后发送过来的数据，这样就实现了数据的无线传输；

通过USB转串口的线把无线接收模块与上位机相连，从而上位机接收来自于无线接收端串口发送的数据，再利用串口调试助手查看和存储测试得到的数据，这样无论是实时查看还是之后查看存储的数据都很方便。

由于无线发送模块不断的对测试模块采样并发送给我们，所以我们可以达到监视待测集成电路输出的效果，并通过得到的数据来达到对集成电路可靠性分析的目的。

本发明由于采用上述结构和方法，具有模拟效果显著、检测精确、安全无辐射等优点。

附图说明

图1是本发明可靠性检测实现流程图。

图2是本发明可靠性检测实现装置图。

图3是本发明光学平台原理图。

图4是本发明凸透镜2和凸透镜3成像图。

图5是本实验伽马射线辐射示意图。

图6是本实验激光辐射示意图。

图7是SampleApp主函数流程图。

图8是本发明ZigBee发射端与接收端主要程序流程图。

附图标记：待测集成电路1、辐射源模拟组件2、无线发射模块3、无线接收模块4、上位机5、太阳光模拟辐射源6、高能粒子模拟辐射源7、瞬间高能量辐射模拟辐射源8、氙灯9、第一凸透镜10、第二凸透镜11、第三凸透镜12、密封壳体13、挡板14。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

如附图1所示，一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，包括待测集成电路1，其特点在于设有辐射源模拟组件2、无线发射模块3、无线接收模块4和上位机5，辐射源模拟组件2影响待测集成电路1，待测集成电路1与无线发射模块3相连，并将信息发送出去，再由无线接收模块4接收并上传给上位机5进行结果分析，达到实现远程监控检测的功能。

本发明所述辐射源模拟组件2包括太阳光模拟辐射源6、高能粒子模拟辐射源7和瞬间高能量辐射模拟辐射源8，

其中，所述太阳光模拟辐射源6是由氙灯发射装置形成，所述氙灯发射装置包括氙灯9、第一凸透镜10、第二凸透镜11和第三凸透镜12，所述第一凸透镜10、第二凸透镜11和第三凸透镜12分别间隔一定距离同轴设置，所述第一凸透镜10的远端放置有氙灯9，所述氙灯9发出光波长模拟太阳光经第一凸透镜10聚焦后变成近似平行光，再经第二凸透镜11和第三凸透镜12二次聚焦，形成直径小于2mm的光斑，调节距离使放大倍数最大，并通过调节输入功率来调节光斑的光功率密度，使所述光斑照射到待测集成电路1上，并通过无线发射模块3将信息输出，无线接收模块4接收发送的数据并上传至上位机5，达到模拟不同温度和光强下的太阳光检测待测集成电路的可靠性及故障问题；

所述高能粒子模拟辐射源7采用伽马射线辐射，通过伽马射线辐射来模拟高能粒子穿过待测集成电路1上的半导体器件后产生了Si-SiO2界面态以及栅氧化层内正电荷的积累，导致阈值电压发生负漂移，加速半导体材料退化、导致了逻辑功能失效、工作速度降低、漏电流增加以及由于噪声容限下降而引起的失效，总剂量效应与因电离作用积累的总能量有关，是累积效应,是一个长期导致器件失效的过程，并通过无线发射模块3将信息输出，无线接收模块4接收发送的数据并上传至上位机5，达到远程监控检测的作用；

所述瞬间高能量辐射模拟辐射源8采用激光器辐射，通过所述激光器辐射来模拟待测集成电路1由于高能粒子穿过器件时引起的单粒子效应，并通过无线发射模块3将信息输出，无线接收模块4接收发送的数据并上传至上位机5，达到远程监控检测的作用；本发明所述的单粒子效应包含好多种，例如单粒子翻转、单粒子闭锁、单粒子烧毁、单粒子瞬态效应、单粒子栅穿、单粒子位移损伤、单个位硬错误，这些单粒子效应又可以分为硬错误和软错误，其中，硬错误是指受到辐射后而造成的永久性伤害，通过重新写入等方法无法使电路恢复到正常的状态，单粒子闭锁、单粒子烧毁、单粒子栅穿等都属于硬错误；软错误是指通过一定的方法可以使其恢复到辐射之前状态，包括单粒子翻转和单粒子瞬态效应。

本发明可将所述待测集成电路1和高能粒子模拟辐射源7外部包裹有密封壳体13，以利于避免辐射泄漏对人体造成损害。

本发明可在所述第三凸透镜12的聚焦点处设有挡板14，所述挡板14上设有透光孔，以利于通过透光孔将光斑缩小到更小直径的范围的可靠性检测。

本发明所述密封壳体13和挡板14均采用铝金属制成。

本发明所述待测集成电路1的输出端经杜邦线连接到无线发射模块的P0口上，所述无线发送模块的P0口初始化为输入模式和上拉模式，所述无线发送模块对本身的P0口进行采样并获得待测集成电路的输出数据，得到数据后，将数据通过无线发送出去，从而使得无线接收模块接收到数据包，本发明可以设置定时采样和无线发送，从而每隔一段时间获得一次测试模块的输出结果以达到监视测试模块输出的效果出。

本发明所述无线接收模块4经串口将数据传给上位机5，以利于达到数据的双向传输。

本发明所述无线发送模块3和无线接收模块4分别采用ZigBee发送模块和ZigBee接收模块，所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块是基于Z-stack协议栈中的SampleApp工程进行,所述SampleApp工程的流程为首先初始化函数和初始化任务，初始化完成以后运行操作系统，如果有任务执行任务，如果没有任务就会继续查询是否有任务需要执行。

本发明所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块实现无线传输的具体步骤为：

第一步：准备和预编译：打开工程后，可以看到workspace目录下比较重要的两个文件夹，Zmain 和App，这里我们主要用到App，这也是用户自己添加自己代码的地方，主要在SampleApp.c和SampleApp.h中就可以了，在预编译中添加NWK_AUTO_POLL使得ZigBee发送模块和ZigBee接收模块能够自动重连，

本发明所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块主要的区别在于自定义事件不同；

第二步：实现发送模块数据的周期性发送：

对于ZigBee发送模块的程序SampleApp_SendPeriodicMessage();是主要的代码，是编写需要发送内容的地方，主要是编写无线发送的内容和无线发送的数据长度，另外发送周期要根据需要自行修改；SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT就是事件重复执行的时间，这里以毫秒为单位，就是说如果需要以5秒为发送周期，则要把上述的事件重复执行时间定义为5000；

由于ZigBee发送模块直接用杜邦线连接到待测集成电路的P0口，且P0口初始化为输入模式和上拉模式，所以P0口的数据即是待测集成电路的输出数据，从而ZigBee发送模块可以通过对自己P0口进行采样从而获得测试模块输出的采样信号，采样的间隔时间可以根据需要自己进行设定；

当数据采样之后，无线发送模块就会把采样的数据通过无线发送出去，而在无线发送数据的时候会对数据包添加事件号以供接收端识别，因为事先设定好定时采样和数据发送，所以等到时间间隔达到预先设定的时间之后，会再次进行采样然后无线发送出去，以此循环，从而ZigBee接收模块能够不断地接收到数据；

第三步：ZigBee接收模块接收数据和串口发送：

对于接收部分需要完成的2个任务:读取接收到的数据和把数据通过串口发送给上位机，其中SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt )；就是将接收到的数据包进行处理的函数，同时这个函数中会调用串口发送函数HalUARTWrite(uint8 port, uint8 *buf, uint16len)；就是把数据通过串口线发送给上位机的函数；

串口的初始化函数为MT_UartInit ()；串口初始化函数的功能主要是配置串口号、波特率、流控、校验位，其中默认的波特率为38400bps，本次实验修改为115200bps，默认串口是打开流控的，两根线的通讯连接务必关闭流控，不然是永远收发不了信息的，所以串口初始化函数中要修改为关闭流控；

串口初始化完成以后还要登记任务号，MT_UartRegisterTaskID(task_id);就是登记任务号的函数，意思是把串口事件通过task_id登记在SampleApp_Init();里面，

当无线接收模块接收到数据包以后，会读取该数据包的事件号，如果确定是从之前的无线发送模块发送过来的数据，无线接收模块就会通过串口把接收到的数据发送给PC机；如果接收到的数据不是我们需要的，那么就不会进行发送；等无线发送模块完成这些动作以后，会继续等待接收数据，从而一直接收来自于发送端的测试结果；

第四步：程序修改完成后下载程序到开发板：

选择 CoodinatorEB-Pro，下载到开发板Ⅰ，即无线接收模块，选择EndDeviceEB-Pro,下载到开发板Ⅱ，即无线发送模块；

第五步：实现数据通路：

程序下载完成后分别给开发板Ⅰ和开发板Ⅱ上电，就可以收到无线发送模块采样后发送过来的数据，这样就实现了数据的无线传输；

通过USB转串口的线把无线接收模块与上位机相连，从而上位机接收来自于无线接收端串口发送的数据，再利用串口调试助手查看和存储测试得到的数据，这样无论是实时查看还是之后查看存储的数据都很方便。

由于无线发送模块不断的对测试模块采样并发送给我们，所以我们可以达到监视待测集成电路输出的效果，并通过得到的数据来达到对集成电路可靠性分析的目的。

实施例：如图2所示，本发明中氙灯发出的光波长可以模拟太阳光，经第一凸透镜聚焦后近似为平行光，其后经第二凸透镜和第三凸透镜二次聚焦，形成直径1mm的光斑，

凸透镜参数：

第一凸透镜：100，f1000；

第二凸透镜：100，f300；

第三凸透镜：25，f45；

氙灯光源：输入功率300W，发光输出功率50W；发光光谱范围200nm~2500nm；

挡板：为铝金属板制成，挡板上的透光孔直径：0.8mm，用于更小范围可靠性检测；

要求第一凸透镜焦距较长，经其聚焦后光束近似为平行光，如图3所示，-u和v分别为第三凸透镜的物距和像距，由此，可以推出第三凸透镜的放大倍数为物距v随|u|的增大而增大，所以在摆放第三凸透镜的时候应摆放在刚好能够接收到全部光的位置，如图4中所示，可知放大位数为

可知α与成正比，本发明中第三凸透镜的直径设为25mm，焦距设为45mm，给定第三凸透镜放大倍数α为2.67，经计算经第二凸透镜聚焦后光斑直径为5mm，则经过第三凸透镜聚焦后光斑直径为1.87mm，把待测集成电路用聚焦后的光斑照射，然后通过ZigBee发射模块把数据输出发送出去，其后ZigBee接收模块接收数据并传送给上位机。

伽马射线辐射与激光器辐射如图5所示，激光器辐射通过ZigBee接收模块接收到控制信号，待测集成电路受到激光器照射并通过ZigBee发送模块将信息发送出去，其后ZigBee接收模块接收到信号并传送给上位机。

辐射源发射伽马射线到的待测集成电路，待测集成电路与ZigBee发送模块连接，将数据通过ZigBee发射模块发送出去，并由ZigBee接收模块接收并传送到上位机。

上述任何一种辐射模拟，都需要把数据从测试模块传输到上位机，下面就详细说明一下数据无线传输通路的实现过程。

待测集成电路和无线发送模块的数据传输是通过将测试集成电路的输出和无线发送模块P0口直接用杜邦线相连来实现的，在实际工作的时候管脚电压不可能是标准的3.3V，但待测集成电路和无线发送模块高电平的管脚电压经测量基本一致，且不影响数据的传输，所以无需添加电平转换电路，直接用杜邦线相连即可，而且从待测集成电路到无线发送模块的距离不需要太长，用杜邦线相连收到的信号衰弱和干扰的影响可以忽略。本发明选用的无线发送模块的P0口来接收来自测试信号的输出，把无线发送模块的P0口设为输入模式，从而无线发送模块的P0口会监视测试用集成电路的输出。

本发明无线传输模块使用的待测集成电路是德州仪器生产的CC2530集成电路，集成了增强型8051内核使用标准的8051指令集而指令执行比标准的8051更快。Z-stack协议栈的使用会使得无线传输变得非常方便。

本发明中的无线发送模块和无线接收模块是基于Z-stack协议栈中的SampleApp工程进行，其中SampleApp的主程序流程框图如图7所示，简单来说就是首先初始化函数和初始化任务，初始化完成以后运行操作系统，如果有任务就执行任务，如果没有任务就继续查询是否有任务需要执行。

本发明实现无线传输的步骤如下：

第一步：准备和预编译。打开工程后，我们可以看到workspace目录下比较重要的两个文件夹，Zmain 和App。这里我们主要用到App，这也是用户自己添加自己代码的地方。主要在SampleApp.c和SampleApp.h中就可以了。在预编译中添加NWK_AUTO_POLL使得发送模块和接收模块能够自动重连。

本发明中提到的主要函数或字符串的功能或意义如下表所示：

无线发送模块和无线接收模块主要的区别就在于自定义事件不同。ZigBee发射模块与ZigBee接收模块主要程序流程图如图8所示。

第二步：实现发送模块数据的周期性发送：

对于发送模块的程序SampleApp_SendPeriodicMessage();是主要的代码，是我们编写需要发送内容的地方，需要做一些修改，主要是修改无线发送的内容和无线发送的数据长度。另外发送周期要根据需要自行修改，SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT就是事件重复执行的时间，这里以毫秒为单位，就是说如果需要以5秒为发送周期，则要把上述的事件重复执行时间定义为5000。

由于无线发送模块直接用杜邦线连接到待测集成电路P0口，且P0口初始化为输入模式和上拉模式，所以P0口的数据即是待测集成电路的输出数据，从而无线发送模块可以通过对自己P0口进行采样从而获得测试模块输出的采样信号。采样的间隔时间可以根据需要自己进行设定。

当数据采样之后，无线发送模块就会把采样的数据通过无线发送出去，而在无线发送数据的时候会对数据包添加事件号以供接收端识别。因为事先设定好定时采样和数据发送，所以等到时间间隔达到预先设定的时间之后，会再次进行采样然后无线发送出去。以此循环，从而接收端能够不断地接收到数据。

第三步：接收模块接收数据和串口发送：

对于接收部分需要完成的2个任务:读取接收到的数据和把数据通过串口发送给PC机，其中SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt );就是将接收到的数据包进行处理的函数，同时这个函数中会调用串口发送函数HalUARTWrite(uint8 port, uint8 *buf, uint16 len)；就是把数据通过串口发送给PC机的函数。

串口的初始化函数为MT_UartInit ()；串口初始化函数的功能就是配置串口号、波特率、流控、校验位。其中默认的波特率为38400bps，本次实验修改为115200bps，默认串口是打开流控的，两根线的通讯连接务必关闭流控，不然是永远收发不了信息的，所以串口初始化函数中要修改为关闭流控。

串口初始化完成以后还要登记任务号，MT_UartRegisterTaskID(task_id);就是登记任务号的函数，意思就是把串口事件通过task_id登记在SampleApp_Init();里面。

当无线接收模块接收到数据包以后，会读取该数据包的事件号。如果确定是从之前的无线发送模块发送过来的数据，无线接收模块就会通过串口把接收到的数据发送给PC机。如果接收到的数据不是我们需要的，那么就不会进行发送。等无线发送模块完成这些动作以后，会继续等待接收数据，从而一直接收来自于发送端的测试结果。

第四步：程序修改完成后下载程序到开发板：

选择 CoodinatorEB-Pro，下载到开发板1，作为协调器串口跟电脑连接，即无线接收模块；选择EndDeviceEB-Pro, 下载到开发板2，作为终端设备无线发送数据给协调器，即无线发送模块。

第五步：实现数据通路；

程序下载完成后给开发板1和开发板2分别上电，就可以收到无线发送模块采样后发送过来的数据，这样就实现了数据的无线传输。

通过USB转串口的线把无线接收模块与上位机相连，从而上位机接收来自于无线接收模块串口发送的数据，利用串口调试助手，我们可以查看和存储测试得到的数据，这样无论是实时查看还是之后查看存储的数据都很方便。

由于无线发送模块不断的对待测集成电路采样并发送给我们，所以我们可以达到监视测试模块输出的效果，并通过得到的数据来达到对集成电路可靠性分析的目的。

Claims (9)

1.一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，包括待测集成电路，其特点在于设有辐射源模拟组件、无线发射模块、无线接收模块和上位机，辐射源模拟组件影响待测集成电路，待测集成电路与无线发射模块相连，并将信息发送出去，再由无线接收模块接收并上传给上位机进行结果分析，实现远程监控检测。

2.根据权利要求1所述的一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，包括待测集成电路，其特点在于所述辐射源模拟组件包括太阳光模拟辐射源、高能粒子模拟辐射源和瞬间高能量辐射模拟辐射源，

其中，所述太阳光模拟辐射源是由氙灯发射装置形成，所述氙灯发射装置包括氙灯、第一凸透镜、第二凸透镜和第三凸透镜，所述第一凸透镜、第二凸透镜和第三凸透镜分别间隔一定距离同轴设置，所述第一凸透镜的远端放置有氙灯，所述氙灯发出光波长模拟太阳光经第一凸透镜聚焦后变成平行光，再经第二凸透镜和第三凸透镜二次聚焦，形成直径小于2mm的光斑，调节距离使放大倍数最大，并通过调节输入功率来调节光斑的光功率密度，使所述光斑照射到待测集成电路上，并通过无线发射模块将信息输出，无线接收模块接收发送的数据并上传至上位机；

所述高能粒子模拟辐射源采用伽马射线进行辐射，通过伽马射线辐射来模拟高能粒子穿过待测集成电路上的半导体器件后产生了Si-SiO2界面态以及栅氧化层内正电荷的积累，导致阈值电压发生负漂移，加速半导体材料退化、导致了逻辑功能失效、工作速度降低、漏电流增加以及由于噪声容限下降而引起的失效，总剂量效应与因电离作用积累的总能量有关，是累积效应,是一个长期导致器件失效的过程，并通过无线发射模块将信息输出，无线接收模块接收发送的数据并上传至上位机；

所述瞬间高能量辐射模拟辐射源采用激光器进行辐射，通过所述激光器辐射来模拟待测集成电路由于高能粒子穿过器件时引起的单粒子效应，并通过无线发射模块将信息输出，无线接收模块接收发送的数据并上传至上位机。

3.根据权利要求2所述的一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，其特征在于所述待测集成电路和高能粒子模拟辐射源外部包裹有密封壳体。

4.根据权利要求2所述的一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，其特征在于所述第三凸透镜的聚焦点处设有挡板，所述挡板上设有透光孔。

5.根据权利要求3或4所述的一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，其特征在于所述密封壳体和挡板均采用铝金属制成。

6.根据权利要求1所述的一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，其特征在于所述待测集成电路的输出端经杜邦线连接到无线发射模块的P0口上，所述无线发送模块的P0口初始化为输入模式和上拉模式，所述无线发送模块对本身的P0口进行采样并获得待测集成电路的输出数据，得到数据后，将数据无线发送出去。

7.根据权利要求1所述的一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，其特征在于所述无线接收模块经串口将数据传给上位机。

8.根据权利要求1所述的一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，其特征在于所述无线发送模块和无线接收模块分别采用ZigBee发送模块和ZigBee接收模块，所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块是基于Z-stack协议栈中的SampleApp工程进行,所述SampleApp工程的流程为首先初始化函数和初始化任务，初始化完成以后运行操作系统，如果有任务执行任务，如果没有任务就会继续查询是否有任务需要执行。

9.根据权利要求8所述的一种模拟太空特殊环境的集成电路辐射故障检测系统，其特征在于所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块实现无线传输的具体步骤为：

第一步：准备和预编译：打开工程后，可以看到workspace目录下比较重要的两个文件夹，Zmain 和App，这里我们主要用到App，这也是用户自己添加自己代码的地方，主要在SampleApp.c和SampleApp.h中就可以了，在预编译中添加NWK_AUTO_POLL使得ZigBee发送模块和ZigBee接收模块能够自动重连，

本发明所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块主要的区别在于自定义事件不同，所述ZigBee发送模块和ZigBee接收模块主要程序流程图如图8所示；

第二步：实现发送模块数据的周期性发送：

对于ZigBee发送模块的程序SampleApp_SendPeriodicMessage();是主要的代码，是编写需要发送内容的地方，主要是编写无线发送的内容和无线发送的数据长度，另外发送周期要根据需要自行修改；SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT就是事件重复执行的时间，这里以毫秒为单位，就是说如果需要以5秒为发送周期，则要把上述的事件重复执行时间定义为5000；

由于ZigBee发送模块直接用杜邦线连接到待测集成电路的P0口，且P0口初始化为输入模式和上拉模式，所以P0口的数据即是待测集成电路的输出数据，从而ZigBee发送模块可以通过对自己P0口进行采样从而获得测试模块输出的采样信号，采样的间隔时间可以根据需要自己进行设定；

当数据采样之后，无线发送模块就会把采样的数据通过无线发送出去，而在无线发送数据的时候会对数据包添加事件号以供接收端识别，因为事先设定好定时采样和数据发送，所以等到时间间隔达到预先设定的时间之后，会再次进行采样然后无线发送出去，以此循环，从而ZigBee接收模块能够不断地接收到数据；

第三步：ZigBee接收模块接收数据和串口发送：

对于接收部分需要完成的2个任务:读取接收到的数据和把数据通过串口发送给上位机，其中SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt )；就是将接收到的数据包进行处理的函数，同时这个函数中会调用串口发送函数HalUARTWrite(uint8 port, uint8 *buf, uint16len)；就是把数据通过串口线发送给上位机的函数；

串口的初始化函数为MT_UartInit ()；串口初始化函数的功能主要是配置串口号、波特率、流控、校验位，其中默认的波特率为38400bps，本次实验修改为115200bps，默认串口是打开流控的，两根线的通讯连接务必关闭流控，不然是永远收发不了信息的，所以串口初始化函数中要修改为关闭流控；

串口初始化完成以后还要登记任务号，MT_UartRegisterTaskID(task_id);就是登记任务号的函数，意思是把串口事件通过task_id登记在SampleApp_Init();里面，

当无线接收模块接收到数据包以后，会读取该数据包的事件号，如果确定是从之前的无线发送模块发送过来的数据，无线接收模块就会通过串口把接收到的数据发送给PC机；如果接收到的数据不是我们需要的，那么就不会进行发送；等无线发送模块完成这些动作以后，会继续等待接收数据，从而一直接收来自于发送端的测试结果；

第四步：程序修改完成后下载程序到开发板：

选择 CoodinatorEB-Pro，下载到开发板Ⅰ，即无线接收模块，选择EndDeviceEB-Pro,下载到开发板Ⅱ，即无线发送模块；

第五步：实现数据通路：

程序下载完成后分别给开发板Ⅰ和开发板Ⅱ上电，就收到无线发送模块采样后发送过来的数据，这样就实现了数据的无线传输；

通过USB转串口的线把无线接收模块与上位机相连，从而上位机接收来自于无线接收端串口发送的数据，再利用串口调试助手查看和存储测试得到的数据，这样无论是实时查看还是之后查看存储的数据都很方便。