CN106443421A - 一种自动化时钟频率测量及标定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化时钟频率测量及标定系统及方法，该系统构包括有电源系统、指令控制模块、数据存储模块、自适应电压控制及烧录电源控制模块、通信接口模块、时钟频率测量模块、芯片时钟频率标定模块、时钟频率算法处理模块、智能仪表控制模块、时钟标定模块。本发明可以实现在较少的成本下对集成性或者专业性芯片的时钟频率测试及标定，为保证频率标定的准确性，实现对高精度时钟频率标定的需求，解决在少投入大效益下满足客户使用需求，同时节省芯片设计成本和提高开发效率。

Description

一种自动化时钟频率测量及标定系统及方法

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别涉及一种集成型芯片内时钟频率模块或专用型时钟芯片的校正和频率测量装置及方法。

背景技术

芯片在制造出来以后，往往由于芯片内部时钟分频电路的固有偏差、晶圆生产工艺缺陷及各种应用环境带来的温度漂移等种种原因，需要对其时钟频率指标校正，以满足实际应用系统中的时钟芯片的使用精度，并且可以对多种存储结构的芯片进行时钟测量和标定。

目前时钟频率测量装置对1MHz的时钟信号进行测量，测量频率越高时钟偏差越大，实际测量频率在高频500K-1000K之间存在1％的误差，由于测量电路存在固有偏差，随着测量频率的提高测量误差变大，测量精度越高系统设计成本、复杂度及后续的维护性都带来了困扰，必须设计出能够借助于外部仪器仪表设备使系统具备更高精确度的时钟测量及标定；目前的芯片时钟频率测量及标定平台是基于8位MCU开发的，其程序代码不能在线更新，本身处理能力不强及无信息提示等都给时钟频率测量及标定带来困难，MCU工作频率低和指令执行速度慢等不利于后续开发人员的维护和程序升级；基于ATE测试机台的时钟频率测量及标定系统，在FT测试阶段成本高，且其机器语言的通用性和程序可移植性差等，由于通用性和移植性差对后续人员维护带来很大不便，由于测试机台较为昂贵，移动和携带不便，给使用者带来了一些实际性的问题；以往的平台测试和烧录系统分开，不能进行在线烧录，平台的集成化程度低每次更新程序都需要将芯片取出，造成额外工作量加大且工作效率低；标定模式单一效率低，同时只能在量产模式对一个芯片进行标定；测试标定需要两套独立系统来完成，且固件不能在线升级，成本和系统可靠性都会有所影响，造成开发维护成本高。

同时，采用8位MCU架构的测试标定系统，在数据时钟速率测量方面受到极大的制约，不能满足目前高时钟频率的芯片的时钟频率测量及标定需求，在通信接口方面还需要极大的受限于外购专用通信芯片厂商对购置芯片的配套软件和芯片本身的通信速率；传统的时钟频率测量及标定只在烧录模式下使用，使用模式或场景单一，不能及时掌握用户模式下芯片的性能，严重影响芯片性能的展示。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种自动化时钟频率测量及标定系统及方法，该标定系统及方法旨在开发出一个利用32位嵌入式微处理器为主控，能够对多个芯片进行时钟频率测量及标定，同时可以进行用户模式和批量生产模式等两种模式的时钟频率测量及标定方式选择，整个测试和标定过程无需人为参与自动化程度较高，提高测量及标定效率。

本发明的另一个目地在于提供一种自动化时钟频率测量及标定系统及方法，该标定系统及方法实现对时钟的频率、占空比、高电平时间、低电平时间及信号上升时间等参数测试，提高芯片时钟频率标定的精度，且测量和标定不需单独分开进行，增强系统的集成度，降低了硬件成本及设计的难度，同时在一定程度上增加系统的可靠性和减少了系统误差。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种自动化时钟频率测量及标定系统，其特征在于该系统构包括有电源系统、指令控制模块、数据存储模块、自适应电压控制及烧录电源控制模块、通信接口模块、时钟频率测量模块、芯片时钟频率标定模块、时钟频率算法处理模块、智能仪表控制模块、时钟标定模块；

其中，数据存储模块、通信接口模块、自适应电压控制及烧录电源控制模块、智能仪表控制模块及时钟频率标定模块均连接于指令控制模块，自适应电压控制及烧录电源控制模块接于电源模块和指令控制模块之间，时钟频率算法处理模块连接于时钟频率标定模块，时钟频率测量模块则连接于智能仪表控制模块；

所述指令控制模块，是对需要测量和标定芯片的时钟模块进行所需功能的配置；

所述数据存储模块是存放文件索引表、客户hex的代烧录程序文件、时钟频率测试标定hex文件、芯片型号及标识信息及芯片设计指标等测量及标定相关数据。

自适应电压控制及烧录电源控制模块接于电源模块和指令控制模块之间，是对被测试和标定芯片提供烧录电压和工作电压的模块，是实现对被测芯片组中哪一个被测芯片提供工作电源的控制单元，它根据不同芯片规格判断，给被标定芯片输出不同烧录电压，从而实现自动控制；

时钟频率测量模块连接与智能仪表控制模块，主要是通过智能仪表获取芯片时钟频率，根据仪器仪表的标准协议接口，控制外部仪表进行对参数指标进行测量，并将测量结果与设计结果对比，进而判断是否需要再次标定；

时钟频率标定模块，主要是在测试和批量生产两种模式下对芯片时钟频率进行测量和标定，时钟频率的标定是读取芯片信息，通过时钟频率标定算法实现对内部高速时钟和WDT时钟频率进行标定。

进一步包括有容错处理模块，所述容错处理模块与指令控制模块连接；容错处理模块是判断接收的指令数据帧是否正确、判断USB连接错误处理、外置仪器仪表是否正常、烧录管脚是否接触良好和标定失败处理等事件的处理，根据不同的错误类型分别进行差错处理、数据效验、数据重传及超时处理等操作。

所述数据存储模块为外部存储器。

进一步，为提高数据写入速度和加快存储，外部存储器采用NOR FLASH类型存储器。外置存储器划分为文件索引区和hex数据区，以便于快速读取数据；文件索引区存放被标定芯片的基本信息，如芯片型号、数据大小、存放位置、标定地址区和其他信息；数据区用来存放系统的固件更新程序和用户hex数据。

一种自动化时钟频率测量及标定方法，其特征在于该方法在测试模式中，测量出时钟频率数据，同时根据高速低速时钟分别进行相应的计算，得到标定值，同时将标定值写入芯片时钟频率校正区，然后读取校正后的芯片时钟频率数据信息；批量生产模式中，先计算出标定值，获取芯片标定存储区的地址，将标定值通过烧录接口写入到标定地址内，然后通过频率输出端口输出标定后的时钟频率，接着测量出标定后的芯片时钟工作频率，将标定后的芯片时钟工作频率与设计指标数据进行对比，判断是否标定成功。

进一步，所述方法通过时钟频率测量模块获取芯片时钟频率，其具体的流程为：

101、初始化时钟频率测量模块；

102、获取控制命令，选择被测芯片，读取被测芯片的信息；

103、连接智能仪表控制模块；

104、读取智能仪表测得的时钟频率数据，并计算得到当前标定数据并保存；

105、配置被测芯片寄存器，获取所需数据信息；

106、依次比较实测的时钟频率，判断实测的时钟频率是否在设计范围内。

进一步，所述方法通过时钟频率标定模块对测试和批量生产两种模式下对芯片时钟频率进行测量和标定，首先对被标定芯片的烧录接口进行连接性检查，然后，进入芯片时钟频率标定流程，检测芯片ID以确定相应的标定方式和标定值写入位置，在批量生产模式下根据时钟标定算法，在0至255数值范围内划出标定数值查找范围和所需标定的时钟频率理想值，调用二分算法和循环冗余算法计算出时钟频率标定数值，对写入标定数据的芯片进行测量，与时钟频率的设计值进行比较，不适合再次标定，满足要求即标定成功；在用户模式下，对标定的芯片进行测量，测量结果是否符合实际设计指标，不满足再次进入烧录模式依据上述算法进行标定，否则标定成功。

具体的标定的流程为：

201、开始，判断烧录管脚是否正常连接，是则进行下一步，否则退出；

202、使得芯片进入烧录模式；

203、读取芯片ID，以确定需要标定芯片的类型，退出烧录模式，芯片进入用户模式；

204、获取实际时钟频率数据；

205、根据时钟频率标定算法，计算出标定值；

206、将标定值写入校正区域；

207、关闭烧录电压，使芯片进入正常工作模式；

208、测量时间频率，并和设计频率对比，将两个数据的偏差发送给上位机；

209、判断上述步骤的偏差是否在允许的范围内，如果在允许的范围内，则标定成功并进行显示，否则标定失败，回到步骤202重新进行标定。

因此，本发明的具体实现步骤为：

301、自动化时钟频率测量及标定系统(简称测量及标定系统)上电，完成初始化，检查测量标定所需要的芯片配置文件，测量及标定系统检测烧录接口电气连接特性；

进一步包括有：检查没有客户配置文件信息，如果没有，则提示客户将配置文件输入到指定位置，直到配置文件检查完成才继续执行；检查到所需的配置文件后，开始等待接收用户指令

302、判断进入测试模式还是量产模式，如果是测试模式，开始执行303、304、305步骤，否则执行306步骤；

303、测量及标定系统连接正常后，进入测试模式进行测试；

首先读取配置文件中芯片信息，然后判断芯片的类型，将芯片类型信息保存，接着将配置文件及芯片相关信息按照文件种类建立索引表，按照索引表数据封装成数据帧传输给测试及标定系统，最后测量及标定装置解析出地址数据信息，并按照地址顺序存放至数据存储模块。

根据高低温列表，控制高低温箱使其工作在设置温度，第一个是指的温度点为常温20度，使之达到设定值；然后根据芯片类型信息控制烧录电源和供电电源给芯片输出相应电压，接着芯片工作在烧录模式，读取被测芯片程序存储区，判定芯片是否为空，如果非空，获取芯片ROM存储器类型信息，发送非空片信息，判断是OTP类型还是FLASH类型ROM，如果是OTP类型ROM，发送芯片为非空OTP类型芯片，提示客户更换，结束测试，如果是FLASH类型ROM或者芯片是空片，获取芯片烧录所需信息，提示用户需要进行烧录然后再进行测试，将测试hex烧录到芯片进行频率测试。

304、测量出时钟频率数据，同时根据高速低速时钟分别进行相应的计算，得到标定值，同时将标定值写入芯片时钟频率校正区，然后读取校正后的芯片时钟频率数据信息，确定是否在设计指标范围，如果偏离设计范围，判断是OTP类型还是FLASH类型ROM以确定是否可以再次标定，如果是ROM类型，则执行305，否则重复304进行重新标定；

305、上述步骤执行后，测量及标定系统进入正常工作模式，获取高低温箱温度点列表，按照温度列表设定温控设备的温度值，达到设定的温度值1小时后，测量次温度下的时钟频率数据，温度点设置循环完成后，绘制全温度点图形并显示，显示出实测时钟频率数据曲线与理论时钟频率数据曲线的差异性，并将差异信息保存并显示，测试模式结束；

306、以上302步骤时钟频率测量及标定装置接收到用户批量生产模式后，进入批量生产处理模式，判断是否进行客户代烧录，如果需要客户代烧录，接收客户代烧录代码并储存到数据存储单元，继而执行307；不需要客户代烧录，则继续执行以下步骤；

307、控制高低温设备设置至标准标定温度，根据芯片类型信息控制烧录电源和供电电源给芯片输出相应电压，初始化被测芯片及烧录接口，使得其工作在烧录模式，从数据存储模块获取客户代烧录hex文件，并烧录到芯片程序存储区；

308、通过对高低频时钟的标定算法，计算出标定值，获取芯片标定存储区的地址，将标定值通过烧录接口写入到标定地址内，然后通过频率输出端口输出标定后的时钟频率，接着测量出标定后的芯片时钟工作频率，接着读取设计指标数据，判断是时钟频率否在设计范围内；芯片标定后时钟工作频率在设计范围内，显示烧录成功的芯片并计数，结束本次标定。

如果不在设计范围，判断芯片存储器类型，是OTP类型还是FLASH类型ROM以确定是否可以再次标定，如果是ROM类型，则判断芯片存储器存储类型是FLASH类型，重复标定小于三次，执行差错处理后，执行307步骤并顺序执行；重复标定大于三次或者芯片存储器存储类型是OTP类型的芯片，停止高低温箱，LCD显示和提示客户芯片标定失败，同时LCD模块显示烧录出现问题的芯片并计数，结束本次标定。

本发明使用外部连接控制仪器仪表对时钟频率信号进行智能自动测量作为标定依据，实现对时钟的频率、占空比、高电平时间、低电平时间及信号上升时间等参数测试，提高芯片时钟频率标定的精度，且配合电源系统可以对芯片在不同电源电压的情况下的频率参量测量；时钟频率各参数的集成测量及标定功能的复合测量及标定系统，测量和标定不需单独分开进行，增强系统的集成度，降低了硬件成本及设计的难度，不需要人为参与，节省了人为成本及维护成本，减少硬件外围电路，有效的节省了硬件设计成本，同时在一定程度上增加系统的可靠性和减少了系统误差；采用32位嵌入式微处理器，使系统在程序和数据存储空间、通用性外围接口、处理能力及通信速率等方面的处理能力加强，消除了专用通信芯片厂商对开发和维护系统控制软件、通信速率和控制接口等方面的技术困扰，实现在线固件更新、系统自检测、模块化和层次化等设计理念；通用的接口控制软件设计开发模式，实现基于通信接口的控制软件开发便捷和可移植性高，升级维护方便，解决控制软件因通信芯片厂商带来的开发维护困难的瓶颈；引入自动化测量及标定方法，实现对芯片时钟频率测量及标定的自动化控制，解决人员重复劳动和效率低下问题。

附图说明

图1是本发明所实施的硬件构成框图。

图2是本发明所实施应用实例图。

图3是本发明所实施容错处理模块的控制流程图。

图4是本发明所实施时钟频率测量模块的控制流程图。

图5是本发明所实施时钟频率标定模块的控制流程图。

图6是本发明所实施的总体控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示为本发明所实现的硬件框图，图2为本发明的一种应用实例图，图中所示，该自动化时钟频率测量及标定系统除了能一体化的给开发人员和客户购置的芯片进行时钟频率测量和标定外，还可以作为一套时钟频率测试系统做产品时钟频率性能展示。同时该时钟频率测量及标定系统能够满足小批量试产和大批量量产的用户的不同需求。

该系统构包括有电源系统、指令控制模块、数据存储模块、容错处理模块、自适应电压控制及烧录电源控制模块、通信接口模块、时钟频率测量模块、芯片时钟频率标定模块、时钟频率算法处理模块、智能仪表控制模块、时钟标定模块。

其中，数据存储模块、容错处理模块、通信接口模块、自适应电压控制及烧录电源控制模块、智能仪表控制模块及时钟频率标定模块均连接于指令控制模块，自适应电压控制及烧录电源控制模块接于电源模块和指令控制模块之间，时钟频率算法处理模块连接于时钟频率标定模块，时钟频率测量模块则连接于智能仪表控制模块。

指令控制模块，主要是对需要测量和标定芯片的时钟模块进行所需功能的配置，通常通过ARM来实现。

数据存储模块是存放文件索引表、客户hex的代烧录程序文件、时钟频率测试标定hex文件、芯片型号及标识信息及芯片设计指标等测量及标定相关数据，所述数据存储模块为外部存储器。为提高数据写入速度和加快存储，外部存储器采用NOR FLASH类型存储器。外置存储器划分为文件索引区和hex数据区，以便于快速读取数据；文件索引区存放被标定芯片的基本信息，如芯片型号、数据大小、存放位置、标定地址区和其他信息；数据区用来存放系统的固件更新程序和用户hex数据。

容错处理模块，主要是判断接收的指令数据帧是否正确、判断USB连接错误处理、外置仪器仪表是否正常、烧录管脚是否接触良好和标定失败处理等事件的处理，根据不同的错误类型分别进行差错处理、数据效验、数据重传及超时处理等操作。其具体的处理流程如图3所示：

S101、初始化。

S102、将接收到的数据按照功能模块进行分类编号。

S103、判断是否是系统发生错误，如果是则结束处理，如果否，则继续进行下一步。

S104、保存当前系统状态信息到差错处理区，进入错误查找模式。

S105、判断错误的类型，是否是接收数据帧错误，是否是USB连接错误，是否是仪表通信错误，是否是标定错误。

S106、如果是接收数据帧错误，则保存错误编号,发送错误类型信息到上位机，系统跳转至命令控制模块，重新接受信息帧(如果通信故障大于3次，则发送错误信息，并提示重新传输，重新初始化串口模块)；如果是USB连接错误，发送错误类型信息给上位机，USB重新枚举、握手，并提示用户，再次进行握手(如果通信故障大于3次，则发送USB初始化失败或枚举失败或握手失败信息给上位机，并提示检查或重插USB)；如果是仪表通信错误，则发送错误类型信息给上位机，重新初始化传感器连接总线接口(如果通信故障大于3次，则发送握手失败信息给上位机，并提示检查)；如果是标定错误，则重新初始化通信接口，重新获取数据计算标定数据对比标定指标(如果设计指标偏离大于3次码，就发送接口初始化失败或寄存器配置失败或握手失败信息给上位机，并提示检查)。

S107、结束。

自适应电压控制及烧录电源控制模块接于电源模块和指令控制模块之间，是对被测试和标定芯片提供烧录电压和工作电压的模块，是实现对被测芯片组中哪一个被测芯片提供工作电源的控制单元，它根据不同芯片规格判断，给被标定芯片输出不同烧录电压，从而实现自动控制，以确保对需要测试及标定芯片工作模式的有效的控制。自适应电压控制及烧录电源控制模块可以通过现有的模拟/数字电路或芯片来实现，在此不再赘述。

通信接口模块，是接收来自控制软件的命令和发送来自被测试和标定芯片的数据等信息，起到上下位机传输桥梁的作用，此模块包含固件更新模块和USB通信处理模块，固件更新模块主要是使用在线更新模式对时钟测量及标定系统的固件程序进行更新升级或者重新下载，之后系统进入正常工作模式进行被测芯片的测量及标定，此时串口可以作为备用通信接口以备使用；USB通信处理模块主要完成控制指令的收发和数据传输，根据接收到的信息帧提取命令、地址和数据等信息，进而根据相应的命令调用相关功能模块进行相关操作。通信接口模块可以通过现有技术实现，在此不再赘述。

时钟频率测量模块连接与智能仪表控制模块，主要是通过智能仪表获取芯片时钟频率，根据仪器仪表的标准协议接口，控制外部仪表进行对参数指标进行测量，并将测量结果与设计结果对比，进而判断是否需要再次标定，标定不在设计允许范围内的芯片，经过规定次数标定后，经测量不再设计范围内，需要进行再次标定，经过规定的标定次数仍然不合格的，将判断结果反馈给控制软件，将获取的时钟频率数据与理论数据绘制成图像显示，以供用户参考。其具体的测量流程如图4所示，步骤为：

S201、初始化时钟频率测量模块。

S202、获取控制命令，选择被测芯片，读取被测芯片的信息。

S203、连接智能仪表控制模块。

S204、读取智能仪表测得的时钟频率数据，并计算得到当前标定数据并保存。

S205、配置被测芯片寄存器，获取所需数据信息。

S206、依次比较实测频率，判断实测频率是否在设计范围内。

S207、如果是，则将测量的实际数据发送给控制软件，如果否则重新连接智能仪表控制模块，重复S203-S207的步骤，直至数据传输结束。

时钟频率标定模块，主要是在测试和批量生产两种模式下对芯片时钟频率进行测量和标定，时钟频率的标定是读取芯片信息，通过时钟频率标定算法实现对内部高速时钟和WDT时钟频率进行标定，时钟频率的标定算法分别采用特定的算法来完成，首先对被标定芯片的烧录接口进行连接性检查，然后，进入芯片时钟频率标定流程，检测芯片ID以确定相应的标定方式和标定值写入位置，在批量生产模式下根据时钟标定算法，在0至255数值范围内划出标定数值查找范围和所需标定的时钟频率理想值，调用二分算法和循环冗余算法计算出时钟频率标定数值，对写入标定数据的芯片进行测量，与时钟频率的设计值进行比较，不适合再次标定，满足要求即标定成功；在用户模式下，对标定的芯片进行测量，测量结果是否符合实际设计指标，不满足再次进入烧录模式依据上述算法进行标定，否则标定成功。标定的流程如图5所示：

S301、开始，判断烧录管脚是否正常连接。是则进行下一步，否则退出。

S302、输出电压，使得芯片进入烧录模式。

S303、读取芯片ID，以确定需要标定芯片的类型，退出烧录模式，芯片进入用户模式。

S304、进入时钟频率测量模块，获取实际时钟频率数据。

S305、根据时钟频率标定算法，计算出标定值。

S306、判断芯片是否为空片。如果是非空片，则发送不空信息，进入步骤S307，如果是空片，则发送芯片空信息，进入步骤S308。

S307、进一步判断芯片是否为OTP和FLASH类型，如果是OTP则擦除，换置空片。

S308、控制自适应电压控制及烧录电源控制模块，选择相应输出电压。

S309、被测芯片掉电，再上电，通过烧录接口发送烧录模式指令，使得芯片进入烧录模式。

S310、将标定值写入校正区域。

S311、关闭烧录电压，使芯片进入正常工作模式。

S312、时钟频率测量模块测量时间频率，并和设计频率对比，将两个数据的偏差发送给上位机。

S313、判断上述步骤的偏差是否在允许的范围内，如果在允许的范围内，则标定成功并进行显示，否则标定失败，回到步骤S302重新进行标定。

时钟频率算法处理模块，主要是实现对内部高速时钟频率和WDT时钟频率进行标定，高速时钟频率标定是对时钟频率进行标定首先要给定写值边界0、255和OSC时钟频率理想值，如16M，其次将根据给定边界值计算出中间值，调用循环冗余算法计算出校验码，然后校验码、中间值转化为01序列，最后通过指令把数据动态写到时钟校正对应位置，此时芯片时钟频率会通过特定接口输出一个频率，接着进行输出频率测量，如果测量值大于理想值偏差大于设计偏差值，则此时的边界下限值为上一次的计算中间值,上边界不变，继续按照上述方法计算最佳值；如果测量值小于理想值偏差大于设计偏差值，则此时的边界上限值为上一次的计算中间值,下边界不变，继续按照上述方法计算最佳值。最后，判断输出频率，如果偏差在百分之零点五以内，则修调成功，返回找寻到的值烧录到芯片。如果找不到这样的值(中间值大于下边界值或上边界值)，标定失败提示芯片不符合设计指标；WDT时钟频率标定是对抽取输入16位数据的低四位，WDT时钟标定值也就是最多只有16个可能的烧录值，查找出输出频率值最接近32K的所需的标定数值，然后把数据写入到芯片存储区，实现标定。

结合图6所示，为本发明所实现的总体控制流程图，图中所示，实现方法包括步骤：

S401、启动上位机控制软件，时钟频率测量及标定系统上电，初始化系统时钟、IO端口、通信模块、存储模块和LCD模块等，然后时钟频率测量及标定系统配置系统内部寄存器，仪器仪表设备自检和通信握手，接着完成USB通信接口枚举，检查测量标定所需要的芯片配置文件，包含测试和烧录hex、高低温箱温度点序列列表、芯片信息及设计指标文件等信息数据，测量及标定系统检测烧录接口电气连接特性。

S402、检查没有客户配置文件信息，如果没有，则提示客户将配置文件输入到指定位置，直到配置文件检查完成才继续执行。检查到所需的配置文件后，开始等待接收用户指令，判断进入测试模式还是量产模式，如果是测试模式，开始执行S403、S404、S405、S406等步骤。否则执行S407等步骤。

S403、测量及标定系统连接正常后，进入测试模式，首先读取配置文件中芯片信息，然后判断芯片的类型，将芯片类型信息保存，接着将配置文件及芯片相关信息按照文件种类建立索引表，按照索引表数据封装成数据帧传输给测试及标定系统，最后测量及标定装置解析出地址数据信息，并按照地址顺序存放至数据存储模块。

S404、根据高低温列表，控制高低温箱使其工作在设置温度，第一个是指的温度点为常温20度，使之达到设定值；然后根据芯片类型信息控制烧录电源和供电电源给芯片输出相应电压，接着芯片工作在烧录模式，读取被测芯片程序存储区，判定芯片是否为空，如果非空，获取芯片ROM存储器类型信息，发送非空片信息，判断是OTP类型还是FLASH类型ROM，如果是OTP类型ROM，发送芯片为非空OTP类型芯片，提示客户更换，结束测试，如果是FLASH类型ROM或者芯片是空片，获取芯片烧录所需信息，提示用户需要进行烧录然后再进行测试，将测试hex烧录到芯片进行频率测试。

S405、测量出时钟频率数据，同时根据高速低速时钟分别进行相应的计算，得到标定值，同时将标定值写入芯片时钟频率校正区，然后读取校正后的芯片时钟频率数据信息，确定是否在设计指标范围，如果偏离设计范围，判断是OTP类型还是FLASH类型ROM以确定是否可以再次标定，如果是ROM类型，则执行S406，否则重复S405进行重新标定。

S406、上述步骤执行后，测量及标定系统进入正常工作模式，获取高低温箱温度点列表，按照温度列表设定温控设备的温度值，达到设定的温度值1小时后，测量次温度下的时钟频率数据，温度点设置循环完成后，绘制全温度点图形并显示，显示出实测时钟频率数据曲线与理论时钟频率数据曲线的差异性，并将差异信息保存并在捕捉区显示，测试模式结束。

S407、以上S402步骤测量及标定系统接收到用户批量生产模式指令后，进入批量生产模式，启动测量及标定系统内部的批量生产模式处理模块，烧录接口、LCD模块等相关处理模块初始化。进而判断，是否进行客户代烧录，如果需要客户代烧录，接收客户代烧录代码并储存到数据存储单元，继而执行S408；不需要客户代烧录，则继续执行以下步骤。

S408、控制高低温设备设置至标准标定温度常温20度，等待高低温设备达到设定温度后，根据芯片类型信息控制烧录电源和供电电源给芯片输出相应电压，初始化被测芯片及烧录接口，使得其工作在烧录模式，测量及标定系统从数据存储模块获取客户代烧录hex文件，并烧录到芯片程序存储区。

S409、通过对高低频时钟的标定算法，计算出标定值，获取芯片标定存储区的地址，将标定值通过烧录接口写入到标定地址内，然后通过频率输出端口输出标定后的时钟频率，接着测量出标定后的芯片时钟工作频率，接着标定装置读取设计指标数据，判断是时钟频率否在设计范围内，如果不在设计范围，判断芯片存储器类型，是OTP类型还是FLASH类型ROM以确定是否可以再次标定，如果是ROM类型，则执行S410，否则重复S411步骤。

S410、芯片标定后时钟工作频率不在设计范围内，如果芯片存储器存储类型是FLASH类型，重复标定小于三次，执行差错处理后，执行S409步骤并顺序执行；重复标定大于三次或者芯片存储器存储类型是OTP类型的芯片，停止高低温箱，LCD显示和提示客户芯片标定失败，同时LCD模块显示烧录出现问题的芯片并计数，结束本次标定。

S411、芯片标定后时钟工作频率在设计范围内，LCD显示和提示客户芯片标定成功，同时LCD模块显示烧录成功的芯片并计数，结束本次标定。

所述的标定值，是在批量生产模式下根据时钟标定算法，在0至255数值范围内划出标定数值查找范围和所需标定的时钟频率理想值，调用二分算法和循环冗余算法计算出时钟频率标定数值，对写入标定数据的芯片进行测量，与时钟频率的设计值进行比较，不适合再次标定。

本发明是每次对芯片是否进行测试及标定的循环工作状态不断的查询和状态判断的一个过程，控制指令的解析，把测试模式、批量生产模式、时钟频率校正、智能仪器仪表设备控制、差错处理及数据判断、信息显示报警提示、标定装置固件程序更新及控制软件等协同工作的特点结合，实现自动化的时钟频率测量及标定系统。

总之，本发明可以实现在较少的成本下对集成性或者专业性芯片的时钟频率测试及标定，为保证频率标定的准确性，引入双层测试模式设计思想与方法进行时钟频率测试及标定，融入自动化测试的理念，实现对高精度时钟频率标定的需求，解决在少投入大效益下满足客户使用需求，携带方便，方便客户使用，同时节省芯片设计成本和提高开发效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动化时钟频率测量及标定系统，其特征在于该系统构包括有电源系统、指令控制模块、数据存储模块、自适应电压控制及烧录电源控制模块、通信接口模块、时钟频率测量模块、芯片时钟频率标定模块、时钟频率算法处理模块、智能仪表控制模块、时钟标定模块；

其中，数据存储模块、通信接口模块、自适应电压控制及烧录电源控制模块、智能仪表控制模块及时钟频率标定模块均连接于指令控制模块，自适应电压控制及烧录电源控制模块接于电源模块和指令控制模块之间，时钟频率算法处理模块连接于时钟频率标定模块，时钟频率测量模块则连接于智能仪表控制模块；

所述指令控制模块，是对需要测量和标定芯片的时钟模块进行所需功能的配置；

所述数据存储模块是存放文件索引表、客户hex的代烧录程序文件、时钟频率测试标定hex文件、芯片型号及标识信息及芯片设计指标等测量及标定相关数据。

自适应电压控制及烧录电源控制模块接于电源模块和指令控制模块之间，是对被测试和标定芯片提供烧录电压和工作电压的模块，是实现对被测芯片组中哪一个被测芯片提供工作电源的控制单元，它根据不同芯片规格判断，给被标定芯片输出不同烧录电压，从而实现自动控制；

时钟频率测量模块连接与智能仪表控制模块，主要是通过智能仪表获取芯片时钟频率，根据仪器仪表的标准协议接口，控制外部仪表进行对参数指标进行测量，并将测量结果与设计结果对比，进而判断是否需要再次标定；

时钟频率标定模块，主要是在测试和批量生产两种模式下对芯片时钟频率进行测量和标定，时钟频率的标定是读取芯片信息，通过时钟频率标定算法实现对内部高速时钟和WDT时钟频率进行标定。

2.如权利要求1所述的自动化时钟频率测量及标定系统，其特征在于进一步包括有容错处理模块，所述容错处理模块与指令控制模块连接；容错处理模块是判断接收的指令数据帧是否正确、判断USB连接错误处理、外置仪器仪表是否正常、烧录管脚是否接触良好和标定失败处理等事件的处理，根据不同的错误类型分别进行差错处理、数据效验、数据重传及超时处理等操作。

3.如权利要求1所述的自动化时钟频率测量及标定系统，其特征在于所述数据存储模块为外部存储器。

4.如权利要求3所述的自动化时钟频率测量及标定系统，其特征在于外部存储器采用NOR FLASH类型存储器，外置存储器划分为文件索引区和hex数据区；文件索引区存放被标定芯片的基本信息，如芯片型号、数据大小、存放位置、标定地址区和其他信息；数据区用来存放系统的固件更新程序和用户hex数据。

5.一种自动化时钟频率测量及标定方法，其特征在于该方法在测试模式中，测量出时钟频率数据，同时根据高速低速时钟分别进行相应的计算，得到标定值，同时将标定值写入芯片时钟频率校正区，然后读取校正后的芯片时钟频率数据信息；批量生产模式中，先计算出标定值，获取芯片标定存储区的地址，将标定值通过烧录接口写入到标定地址内，然后通过频率输出端口输出标定后的时钟频率，接着测量出标定后的芯片时钟工作频率，将标定后的芯片时钟工作频率与设计指标数据进行对比，判断是否标定成功。

6.如权利要求5所述的自动化时钟频率测量及标定方法，其特征在于所述方法通过时钟频率测量模块获取芯片时钟频率，其具体的流程为：

101、初始化时钟频率测量模块；

102、获取控制命令，选择被测芯片，读取被测芯片的信息；

103、连接智能仪表控制模块；

104、读取智能仪表测得的时钟频率数据，并计算得到当前标定数据并保存；

105、配置被测芯片寄存器，获取所需数据信息；

106、依次比较实测的时钟频率，判断实测的时钟频率是否在设计范围内。

7.如权利要求5所述的自动化时钟频率测量及标定方法，其特征在于所述方法通过时钟频率标定模块对测试和批量生产两种模式下对芯片时钟频率进行测量和标定，首先对被标定芯片的烧录接口进行连接性检查，然后，进入芯片时钟频率标定流程，检测芯片ID以确定相应的标定方式和标定值写入位置，在批量生产模式下根据时钟标定算法，在0至255数值范围内划出标定数值查找范围和所需标定的时钟频率理想值，调用二分算法和循环冗余算法计算出时钟频率标定数值，对写入标定数据的芯片进行测量，与时钟频率的设计值进行比较，不适合再次标定，满足要求即标定成功；在用户模式下，对标定的芯片进行测量，测量结果是否符合实际设计指标，不满足再次进入烧录模式依据上述算法进行标定，否则标定成功。

8.如权利要求7所述的自动化时钟频率测量及标定方法，其特征在于具体的标定的流程为：

201、开始，判断烧录管脚是否正常连接，是则进行下一步，否则退出；

202、使得芯片进入烧录模式；

203、读取芯片ID，以确定需要标定芯片的类型，退出烧录模式，芯片进入用户模式；

204、获取实际时钟频率数据；

205、根据时钟频率标定算法，计算出标定值；

206、将标定值写入校正区域；

207、关闭烧录电压，使芯片进入正常工作模式；

208、测量时间频率，并和设计频率对比，将两个数据的偏差发送给上位机；

209、判断上述步骤的偏差是否在允许的范围内，如果在允许的范围内，则标定成功并进行显示，否则标定失败，回到步骤202重新进行标定。

9.如权利要求5所述的自动化时钟频率测量及标定方法，其特征在于具体实现步骤为：

301、自动化时钟频率测量及标定系统上电，完成初始化，检查测量标定所需要的芯片配置文件，测量及标定系统检测烧录接口电气连接特性；

302、判断进入测试模式还是量产模式，如果是测试模式，开始执行303、304、305步骤，否则执行306步骤；

303、测量及标定系统连接正常后，进入测试模式进行测试；

304、测量出时钟频率数据，同时根据高速低速时钟分别进行相应的计算，得到标定值，同时将标定值写入芯片时钟频率校正区，然后读取校正后的芯片时钟频率数据信息，确定是否在设计指标范围，如果偏离设计范围，判断是OTP类型还是FLASH类型ROM以确定是否可以再次标定，如果是ROM类型，则执行305，否则重复304进行重新标定；

305、上述步骤执行后，测量及标定系统进入正常工作模式，获取高低温箱温度点列表，按照温度列表设定温控设备的温度值，达到设定的温度值1小时后，测量次温度下的时钟频率数据，温度点设置循环完成后，绘制全温度点图形并显示，显示出实测时钟频率数据曲线与理论时钟频率数据曲线的差异性，并将差异信息保存并显示，测试模式结束；

306、以上302步骤时钟频率测量及标定装置接收到用户批量生产模式后，进入批量生产处理模式，判断是否进行客户代烧录，如果需要客户代烧录，接收客户代烧录代码并储存到数据存储单元，继而执行307；不需要客户代烧录，则继续执行以下步骤；

307、控制高低温设备设置至标准标定温度，根据芯片类型信息控制烧录电源和供电电源给芯片输出相应电压，初始化被测芯片及烧录接口，使得其工作在烧录模式，从数据存储模块获取客户代烧录hex文件，并烧录到芯片程序存储区；

308、通过对高低频时钟的标定算法，计算出标定值，获取芯片标定存储区的地址，将标定值通过烧录接口写入到标定地址内，然后通过频率输出端口输出标定后的时钟频率，接着测量出标定后的芯片时钟工作频率，接着读取设计指标数据，判断是时钟频率否在设计范围内；芯片标定后时钟工作频率在设计范围内，显示烧录成功的芯片并计数，结束。

10.如权利要求9所述的自动化时钟频率测量及标定方法，其特征在于步骤308中，如果不在设计范围，判断芯片存储器类型，是OTP类型还是FLASH类型ROM以确定是否可以再次标定，如果是ROM类型，则判断芯片存储器存储类型是FLASH类型，重复标定小于三次，执行差错处理后，执行307步骤并顺序执行；重复标定大于三次或者芯片存储器存储类型是OTP类型的芯片，显示和提示芯片标定失败，结束。