CN109870642A

CN109870642A - 一种总线控制器电路高温动态老炼装置及方法

Info

Publication number: CN109870642A
Application number: CN201910194619.3A
Authority: CN
Inventors: 任永杰; 陈卫国; 翟宝峰; 王剑峰
Original assignee: Xian Microelectronics Technology Institute
Current assignee: Xian Microelectronics Technology Institute
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2019-06-11
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: CN109870642B

Abstract

本发明公开了一种总线控制器电路高温动态老炼装置及方法，包括老炼控制单元、老炼工位单元和总线网络；老炼工位单元包括若干个老炼工位，每个老炼工位上均设置老炼工位配置管脚和老炼工位总线接口管脚；老炼工位配置管脚与老炼控制单元连接，老炼工位总线接口管脚与总线网络连接；待老炼电路配置管脚和待老炼电路总线接口管脚分别与老炼工位配置管脚和老炼工位总线接口管脚连接。通过老炼控制单元控制待老炼电路的接收和发送状态，利用总线网络实现不同待老炼电路之间的数据信息交互；有效地解决总线控制器类集成电路的高温动态老炼问题，降低了资源需求量，有效降低设计风险和复杂度，方便进行故障分析且具有灵活性。

Description

一种总线控制器电路高温动态老炼装置及方法

技术领域

本发明属于集成电路设计及测试领域，涉及一种总线控制器电路高温动态老炼装置及方法。

背景技术

在集成电路生产过程中需要进行老炼试验，以剔除电路的初期失效，提高产品可靠性。老炼试验是在产品寿命早期阶段对产品施加应力的筛选试验，是为了筛选或者剔除那些勉强合格的电路。这些电路或是本身具有固有缺陷，或是制造工艺控制不当产生缺陷，这些缺陷会造成与时间和应力有关的失效。如果不进行老炼试验，这些有缺陷的电路在使用条件下会出现初期致命缺陷或早期寿命失效。老炼试验是一种诱发缺陷的无损可靠性筛选试验，是保证可靠性的必要手段。老炼试验可以采用稳态正偏试验、稳态反偏试验或动态试验方案。动态试验要求试验电路施加合适的激励信号，以尽可能模拟实际应用场景。

总线控制器类集成电路是一类被大量使用的用于控制特定总线数据传输的电路，例如：I²C总线、1553B总线、CAN总线、PCIe总线等总线控制器电路。通常这类电路内部集成总线协议处理模块、寄存器模块和总线接口模块等。使用时通过配置内部寄存器模块，控制总线接口进行数据的发送和接收，以实现数据通过总线传递的作用。按照总线网络及数据传输特性，总线控制器电路控制数据在总线网络中两个特定节点间进行传输，其本身具备充当发送节点或者接收节点的功能。随着集成电路规模的扩大和复杂度的提高，老炼的复杂性和测试成本不断增加，老炼效率有待提高。对于线性和小规模数字集成电路多采用稳态老炼试验方案，而对于大规模数字集成电路多采用动态老炼方案。对于大规模数字集成电路，如果集成电路支持回环测试模式，老炼测试将会大大简化，可以在老炼过程中通过配置电路使其处于回环测试模式，达到动态老炼的效果。然而，总线控制器类电路大多不支持回环测试模式，而且总线接口具有特定的电气特性，使得通过老炼机台配置控制信号和模拟总线消息有一定难度。

现行的方案是通过老炼机台配置控制信号和模拟总线消息，使用机台信号模拟总线消息信号与老炼电路进行数据交互。由于机台信号需要模拟总线发送的数据和接收的数据，需要大量的数据存储资源，资源利用过高。对于中高速总线控制电路，受限于机台传输的信号质量和PCB布局影响，总线信号可能会产生畸变而无法识别。且机台金手指的个数将会限制单板老炼工位数，降低资源利用率。中国专利CN103823139B公开了一种基于SIP模块的老炼方法，提出了一种将老炼程序烧写入SIP模块内部存储器的方法，对于内部不含存储单元或者存储单元有限的总线控制器电路不适合。中国专利CN106680689A公开了一种老炼试验用信号发生系统，通过存储单元输出所需要的激励信号波形。在使用时，使用特定器件输出模拟总线接口信号，可能存在电气不匹配及信号失真等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种总线控制器电路高温动态老炼装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种总线控制器电路高温动态老炼装置，包括老炼控制单元、老炼工位单元和总线网络；老炼工位单元包括若干个老炼工位，每个老炼工位上均设置老炼工位配置管脚和老炼工位总线接口管脚；老炼工位配置管脚与老炼控制单元连接，老炼工位总线接口管脚与总线网络连接；待老炼电路配置管脚和待老炼电路总线接口管脚分别与老炼工位配置管脚和老炼工位总线接口管脚连接；其中：

老炼控制单元用于下发接收配置程序或发送配置程序至老炼工位配置管脚；

老炼工位配置管脚用于接收接收配置程序或发送配置程序并将接收配置程序或发送配置程序传输至待老炼电路；

老炼工位总线接口管脚用于待老炼电路和总线网络之间的数据信息交互；

总线网络用于不同待老炼电路之间的数据信息传递。

本发明总线控制器电路高温动态老炼装置的进一步改进在于：

老炼控制单元为老炼机台。

老炼控制单元为控制电路；

控制电路能够生成并发送待老炼电路的接收配置程序或发送配置程序。

总线网络为总线线束。

总线网络为PCB板上布线。

老炼工位总线接口管脚与总线网络直接连接或耦合连接。

老炼控制单元与若干个老炼工位之间共用一组地址线和数据线，老炼控制单元与每个老炼工位之间均设置对应的片选线。

本发明还公开了一种总线控制器电路高温动态老炼方法，包括以下步骤：

S1：将若干待老炼电路安装在老炼工位上，上电复位后给待老炼电路分配不同的子地址；

S2：通过老炼控制单元下发接收配置程序至所有的老炼工位，并通过老炼工位将接收配置程序传输至待老炼电路，使得所有的待老炼电路均处于接收状态；

S3：选取一个子地址；

S4：通过老炼控制单元下发发送配置程序至S3选择的子地址对应的老炼工位，并通过老炼工位将发送配置程序传输至连接的待老炼电路，使得该待老炼电路处于发送状态；

S5：处于发送状态的待老炼电路通过总线网络给所有处于接收状态的待老炼电路发送数据信息；

S6：选取一个未被选取过的子地址，替换S3中的子地址，重复S4和S5；

S7：重复S6直至所有的子地址均被选取过一次；

S8：重复S3至S7，直至到达预设的老炼时间。

本发明总线控制器电路高温动态老炼方法的进一步改进在于：

S5的具体方法为：

处于发送状态的待老炼电路通过总线网络分别给每个接收状态的待老炼电路发送数据信息，或者处于发送状态的待老炼电路通过总线网络直接给所有待老炼电路发送数据信息。

还包括步骤S9：

S9：在S1至S8过程中，监测老炼工位配置管脚信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过老炼控制单元、老炼工位单元和总线网路就可以实现待老炼电路的动态老炼，相较于现有方式极大的降低了电路连接的复杂性，而且也方便整个装置的故障分析；通过总线线束的总线网络，将待老炼器件的接收发送功能都得到模拟，尽可能模拟了实际应用场景，功能覆盖性较全；每个老炼工位加载的发送程序和接收程序相同，可以减少制造所需硬件的开销；整个老炼工位单元布局紧凑，可以单板布局更多的待老炼器件，在老炼箱插槽一定的情况下提高了效率，节约了老炼成本。同时，具有灵活的组网方式，根据不同的总线类型，灵活组网，降低老炼板设计风险。

进一步的，老炼控制单元选用老炼机台，能够有效利用机台提供的资源信号不需要增加额外的电路，节省成本。

进一步的，老炼控制单元选用控制电路，相较于老炼机台控制电路提供的资源信号质量更好，同时发送频率和程序存储深度也不受限制；在控制信号复杂和程序存储资源要求大的情况下仍然能有效工作。

进一步的，总线网络选用总线线束，更符合总线电气要求，与实际使用情况更类似，老炼结果更加准确。

进一步的，总线网络选用PCB板上布线，简单有效，不需要额外的线缆，在一定程度上降低成本。

进一步的，老炼控制单元与若干个老炼工位之间共用一组地址线和数据线，大大减少了线路的使用量，方便布线，节约成本，为实现大规模的电路老炼提供实现条件。

本方法通过使用总线线束，在老炼过程中待老炼器件的接收发送功能都得到模拟，尽可能模拟了实际应用场景，功能覆盖性较全；本方法可以完全适用总线控制器类集成电路类产品的老炼，应用范围广。

附图说明

图1为本发明的老炼装置结构框图；

图2为本发明的1553B总线控制器电路实施例结构框图；

图3为本发明的I²C总线控制器电路实施例结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明一种总线控制器电路高温动态老炼装置，包括老炼控制单元、老炼工位单元和总线网络。

老炼工位单元由若干个老炼工位组成，依次编号为1、2直到N，每个工位在设计时通常选用通用插座，提高老炼系统的通用性。每个老炼工位的外引脚包括配置管脚和总线接口管脚等，老炼工位配置管脚与老炼控制单元相连，老炼工位总线接口管脚与总线网络相连，老炼时待老炼电路插装在老炼工位上；待老炼电路配置管脚和待老炼电路总线接口管脚分别与老炼工位配置管脚和老炼工位总线接口管脚连接；总线网络与老炼工位单元的总线接口管脚相连接，充当特定的数据传输总线，电气及物理特性满足总线协议要求。

老炼控制单元可以单一的控制老炼工位单元的一个老炼工位，也可以复用控制线通过片选信号控制老炼工位单元的多个老炼工位。老炼控制单元可以由老炼机台充当，也可以使用专门的控制电路充当，只要该控制电路可以实现生成并发送待老炼电路的接收配置程序或发送配置程序，通常使用的控制电路类型有单片机、DSP或FPGA，但不以此为限。

总线网络按照特定总线电气物理特性连接，按照总线协议要求包含诸如变压器、终止器和耦合器等结构，例如，1553B总线网络需要添加变压器、耦合器和终止器，I²C总线SDA和SCL线需要上拉电阻。总线网络可以使用特定总线，如1553B总线、光纤等，也可以使用PCB板上布线。

其中：老炼控制单元用于下发接收配置程序或发送配置程序至老炼工位配置管脚；老炼工位配置管脚用于接收接收配置程序或发送配置程序并将接收配置程序或发送配置程序传输至待老炼电路；老炼工位总线接口管脚用于待老炼电路和总线网络之间的数据信息交互；总线网络用于不同待老炼电路之间的数据信息传递。

S3：选取一个子地址；

S4：通过老炼控制单元下发发送配置程序至S3选择的子地址对应的老炼工位，并通过老炼工位将发送配置程序传输至连接的待老炼电路；使得该待老炼电路处于发送状态；

S5：处于发送状态的待老炼电路通过总线网络给接收状态的待老炼电路发送数据信息；

S7：重复S6直至所有的子地址均被选取过一次；

S8：重复S3至S7，直至到达预设的老炼时间。

待老炼电路依次充当发送节点，其余电路充当接收节点。在某一特定时刻，总线网络中只有一个发送节点，其余为接收节点。

其中：S5中处于发送状态的待老炼电路通过总线网络分别给每个接收状态的待老炼电路发送数据信息或者直接给所有待老炼电路发送数据信息，当直接给所有待老炼电路发送数据信息时，处于发送状态的待老炼电路并不响应。

实施例1

LHB63825D老炼系统

1553B总线具有可靠性高、网络结构简单、终端扩展方便、相对易于实现冗余的特点，可以轻巧灵活地实现系统设计和设备更新，具有广泛的应用场景。

1553B总线控制器电路典型产品为DDC公司BU63825，国产对应型号为LHB63825D电路，该电路支持BC、RT、MT协议处理，支持A、B两路总线传输，以该产品为例说明本实施例1。

参见图2，老炼装置包括老炼控制单元、老炼工位单元和1553B总线网络。

老炼控制单元通过控制电路实现，老炼控制单元分别与老炼工位单元中的5个工位连接，每个工位的配置管脚均由老炼控制单元控制。其他实施例中老炼控制单元可通过老炼机台实现。

老炼工位单元包含5个工位，通过RT_addr子地址控制管脚分别配置为“00001”、“00010”、“00100”、“01000”、“10000”，这样的设置有利于配置程序编程。

1553B总线网络包括A、B两路1553B数据总线和总线上的终止器。老炼工位单元中5个工位的总线接口管脚通过直接耦合方式接入1553B总线网络。

LHB63825D老炼系统老炼方法包括：

步骤1：按照1553B总线协议要求进行，使用直接耦合方式将电路接入总线网络中。配置5个工位的RT_addr子地址分别为“00001”、“00010”、“00100”、“01000”、“10000”，这样的设置有利于配置程序编程。

步骤2：通过加载配置程序配置5个电路处于RT接收状态。此时，加载配置信息一致，有利于简化配置程序。

步骤3：配置工位“00001”处于BC发送状态，分别通过A总线和B总线向含自身在内的5个工位发送消息。此时A、B路总线上可以分别监测到五段发送波形，其中四个波形之后有响应，表征其余四个工位产生响应。

步骤4：工位“00001”发送结束后将该工位加载接收状态的配置信息。

步骤5：配置工位“00010”处于BC发送状态，分别通过A总线和B总线向5个工位发送消息。此时总线上可以监测到五段发送波形，其中四个波形之后有响应，可以监测到其余四个工位产生响应。

步骤6：如步骤3和步骤4所述，依次完成工位“00100”、“01000”、“10000”工位配置发送。

步骤7：重复步骤3至步骤6，直到规定的高温老炼时间，期间监测总线和老炼工位的配置接口和总线接口信号。

在实施例1中，老炼控制单元提供的加载程序仅包含发送配置程序和接收配置程序两段，大大降低了资源需求量。

实施例2

PCA9564老炼系统

I²C总线控制器代表产品为NXP公司的PCA9564，国产对应型号为LC9564电路，该电路支持master和slave模式，以该产品为例说明本实施例2。

参见图3，老炼装置包括老炼控制单元、老炼工位单元和I²C总线网络。

老炼控制单元由老炼机台充当，提供所需要的配置信息。老炼控制单元分别与老炼工位单元中的工位I和工位II连接，工位I和工位II的地址线和数据线共用，每个工位的片选CS信号独立配置，所有配置管脚由老炼控制单元控制。老炼工位单元包含两个工位I和II。I²C总线网络包含SDA、SCL连接线及其上拉电阻。

PCA9564老炼系统的老炼方法包括：

步骤1：按照I²C总线协议要求进行组网，总线SDA和SCL需要上拉到电，老炼工位单元中包含2个工位。

步骤2：通过老炼控制单元配置使得工位I的待老炼电路处于master发送模式，工位II的待老炼电路处于slave接收模式。

步骤3：发送结束后，通过老炼控制单元配置使得工位I的待老炼电路处于slave接收模式，工位II的待老炼电路处于master发送模式。

步骤4：重复步骤2和步骤3，直到到达规定的高温老炼时间，期间监测总线和老炼工位的配置接口和总线接口信号。

本实施例2为实施例1的区别在于，虽然I²C总线控制器也有子地址的概念，可以按照实施例1的方案进行大规模组网实施，但是由于每个工位都需要在程序中配置加载各个的子地址，而不是能通过管脚配置，这就使得每个节点需要配置的发送和接收程序不同，增加配置程序所需的资源增加。在实施例2中这种总线网络组网花费资源较小，小型网络更方便布局，体现出该方法的灵活性。

本发明总线控制器电路高温动态老炼方法尽可能多地覆盖了总线控制器电路发送和接收控制功能，尽可能模拟了实际应用场景；仅仅通过老炼控制单元、老炼工位单元和总线网络即可实现整个动态的老炼过程，降低了电路连接的复杂性，方便进行故障分析；降低资源使用率，单板可以布局更多的器件，提高生产效率；本发明动态老炼方法具有一定的灵活性，可以根据不同的总线合理设计老炼工位，降低设计风险。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims

1.一种总线控制器电路高温动态老炼装置，其特征在于，包括老炼控制单元、老炼工位单元和总线网络；老炼工位单元包括若干个老炼工位，每个老炼工位上均设置老炼工位配置管脚和老炼工位总线接口管脚；老炼工位配置管脚与老炼控制单元连接，老炼工位总线接口管脚与总线网络连接；待老炼电路配置管脚和待老炼电路总线接口管脚分别与老炼工位配置管脚和老炼工位总线接口管脚连接；其中：

总线网络用于不同待老炼电路之间的数据信息传递。

2.根据权利要求1所述的总线控制器类集成电路的老炼装置，其特征在于，所述老炼控制单元为老炼机台。

3.根据权利要求1所述的总线控制器类集成电路的老炼装置，其特征在于，所述老炼控制单元为控制电路；

4.根据权利要求1所述的总线控制器类集成电路的老炼装置，其特征在于，所述总线网络为总线线束。

5.根据权利要求1所述的总线控制器类集成电路的老炼装置，其特征在于，所述总线网络为PCB板上布线。

6.根据权利要求1所述的总线控制器类集成电路的老炼装置，其特征在于，所述老炼工位总线接口管脚与总线网络直接连接或耦合连接。

7.根据权利要求1所述的总线控制器类集成电路的老炼装置，其特征在于，所述老炼控制单元与若干个老炼工位之间共用一组地址线和数据线，老炼控制单元与每个老炼工位之间均设置对应的片选线。

8.一种基于权利要求1所述老炼装置的总线控制器电路高温动态老炼方法，其特征在于，包括以下步骤：

S3：选取一个子地址；

S7：重复S6直至所有的子地址均被选取过一次；

S8：重复S3至S7，直至到达预设的老炼时间。

9.根据权利要求8所述的总线控制器类集成电路的老炼装置，其特征在于，所述S5的具体方法为：

10.根据权利要求8所述的总线控制器类集成电路的老炼装置，其特征在于，还包括步骤S9：

S9：在S1至S8过程中，监测老炼工位配置管脚信号。