CN110208687A - 一种模拟电路参数校准的调试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模拟电路的调试技术领域，尤其涉及一种模拟电路参数校准的调试系统，包括：芯片复位控制线用于复位芯片并进入自动校准进程；芯片输出基准电压线用于输出芯片当前的实际基准电压；标准电压单元用于提供一预设基准电压作为调试的参考值；电压比较单元的输出端通过一电压反馈线连接芯片的第二输入端，电压反馈线用于向芯片发送用于表示当前的实际基准电压是否达到预设基准电压的反馈信号；指示单元，用于指示自动校准进程是否完成。有益效果：减少了样片调试阶段的测试设备，样片阶段和量产阶段的调试都是采用数据并行操作的方式进行，时钟速度和数据操作的位宽都要高出许多倍，有效地提高了校准的效率，降低芯片的测试成本。

Description

一种模拟电路参数校准的调试系统及方法
技术领域
本发明涉及模拟电路的调试技术领域，尤其涉及一种模拟电路参数校准的调试系统及方法。
背景技术
基准电压源或电压参考(Voltage Reference)通常是指在电路中用于电压基准的高稳定的电压源。随着集成电路规模的不断增大，尤其是SOC(System On Chip，单晶片系统)的发展，它也成为大规模/超大规模集成电路和几乎所有数模混合系统中不可缺少的基本电路模块。
在许多集成电路和电路单元中，如数模转换器(DAC)/模数转换器(ADC)/线形稳压器(LDO)和开关稳压器中都需要精密而又稳定的电压基准。在数模转换中，DAC根据呈现在其输入端上的数字输入信号，从基准电压中选择和产生模拟输出。在模数转换器中，电压基准与模拟输入信号一起用于产生数字化的输出信号。
在精密测量仪器仪表和广泛应用的数字通信系统中都经常把基准电压源作为系统测量和校准的基准。因此，基准电压源在模拟集成电路中占有很重要的地位，它直接影响着电子系统的性能和精度。一直以来对于基准电压的研究一直都很活跃，运用双极性工艺制成的基准电压源已能达到相当高的性能和精度。
在现有技术中，基准电压的校准手段分为样片阶段和量产阶段，其中样片阶段一般由实验室的PC和专用的样片测试软件完成，而量产阶段是由芯片自动测试机台完成。如图1所示，芯片在样片阶段对于基准电压(以及与基准电压相关的其它模拟电路ADC/DAC等)的校准需用PC机的调试软件通过串行总线将对芯片的操作的指令传输给芯片的内部逻辑。所采用的串行总线一般为JTAG(Joint Test Action Group，联合测试工作组)或SWD(Serial Wire Debug，串行调试)总线，其传输速率最高小于2MB/s，而且在基准电压调试阶段，芯片的输出结果需要通过示波器或高精度电压表人工测量，过程非常繁杂，效率低。
如图2所示，量产阶段对于基准电压的校准改为专用测试机台，与样片阶段不同的是对于芯片的指令驱动及反馈信号的测量都变得自动化，但是依然是采用串行通信的方式，效率依然很低，而测试机台上的时间就是芯片的成本。因此，现需一种无需复杂的编程过程，并且可以提高测试效率的调试系统，也就意味着可以节省大量的测试成本，降低芯片的整体制造成本。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种模拟电路参数校准的调试系统及方法。
具体技术方案如下：
本发明包括一种模拟电路参数校准的调试系统，用于调试芯片的参数校准，包括：
一复位单元，并通过一芯片复位控制线连接所述芯片的第一输入端，所述芯片复位控制线用于复位所述芯片并进入自动校准进程；
一电压比较单元，所述电压比较单元的第一输入端通过一芯片输出基准电压线连接所述芯片的第一输出端，所述芯片输出基准电压线用于输出所述芯片当前的实际基准电压；
一标准电压单元，所述标准电压单元的输出端连接所述电压比较单元的第二输入端，用于提供一预设基准电压作为调试的参考值，以使所述实际基准电压达到所述预设基准电压；
所述电压比较单元的输出端通过一电压反馈线连接所述芯片的第二输入端，所述电压反馈线用于向所述芯片发送用于表示当前的所述实际基准电压是否达到所述预设基准电压的反馈信号；
一指示单元，所述指示单元的输入端通过一校准完成标志线连接所述芯片的第二输出端，用于指示所述自动校准进程是否完成。
优选的，所述调试系统应用于所述芯片的样片调试阶段；
所述复位单元为复位按键，所述复位按键设置于一测试板上，当按下所述复位按键时，所述芯片进入所述自动校准进程；
所述电压比较单元为电压比较器，设置于所述测试板上；
所述标准电压单元为标准电压源；
所述指示单元为LED指示灯，设置于所述测试板上，所述当所述芯片完成所述自动校准进程后，所述LED指示灯亮。
优选的，所述调试系统应用于所述芯片的量产调试阶段；
所述复位单元、所述电压比较单元、所述标准电压单元以及所述指示单元均设置于一测试计算机内。
优选的，所述测试计算机通过一软件程序控制所述芯片进入所述自动校准进程。
优选的，所述反馈信号为电平信号，当所述电平信号为低电平时，表示所述芯片当前的所述实际基准电压电压低于所述预设基准电压；
当所述电平信号为高电平时，表示所述芯片当前的所述实际基准电压电压高于所述预设基准电压。
优选的，述芯片复位控制线为所述芯片的硬复位端口。
优选的，所述芯片输出基准电压线为所述芯片的输出端口。
优选的，所述电压反馈线和所述校准完成标志线为所述芯片的GPIO端口。
本发明包括一种模拟电路参数校准的调试方法，包括以下步骤：
步骤S1，采用所述芯片复位控制线复位所述芯片并进入自动校准进程；
步骤S2，控制所述芯片进入引导程序；
步骤S3，检测所述芯片的参数校准是否固化；
若是，则退出所述自动校准程序；
若否，则转向步骤S4；
步骤S4，判断是否按下所述复位按键；
若是，则转向步骤S5；
若否，则退出所述自动校准程序；
步骤S5，通过所述芯片输出基准电压线获取当前所述参数校准的阈值范围内的中间值；
步骤S6，通过所述电压反馈线判断当前产生的实际基准电压是否比预设的基准电压高；
若是，则取当前所述参数校准的阈值范围内的低半段更新为当前所述参数校准的阈值范围；
若否，则取当前所述参数校准的阈值范围内的高半段更新为当前所述参数校准的阈值范围；
步骤S7，判断当前的所述参数校准是否接近最终中间值；
若是，则返回所述步骤S4；
若否，则转向步骤S8；
步骤S8，将当前的所述参数校准存入所述芯片，以固化所述芯片的基准电压的参数校准。
优选的，于所述步骤S7中，当所述参数校准的阈值范围内的最高值和最低值中间只有一个值时，表示所述参数校准接近所述最终中间值。
本发明技术方案的有益效果在于：减少了样片调试阶段的测试设备，并且样片阶段和量产阶段的调试都是采用数据并行操作的方式进行，相对于现有技术的串行总线，时钟速度和数据操作的位宽都要高出许多倍，有效地提高了校准的效率，缩短芯片在测试计算机上的时间，降低每颗芯片的测试成本。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为现有技术中样片阶段的调试系统的结构示意图；
图2为现有技术中量产阶段的调试系统的结构示意图；
图3为本发明实施例中样片阶段的调试系统的结构示意图；
图4为本发明实施例中量产阶段的调试系统的结构示意图；
图5为本发明实施例中的调试方法的流程示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例一
本发明包括一种模拟电路参数校准的调试系统，如图3所示，用于调试芯片1的参数校准，包括：
一复位单元2，并通过一芯片复位控制线11连接芯片的第一输入端，芯片复位控制线用于复位芯片并进入自动校准进程；
一电压比较单元3，电压比较单元的第一输入端通过一芯片输出基准电压线12连接芯片的第一输出端，芯片输出基准电压线12用于输出芯片当前的实际基准电压；
一标准电压单元4，标准电压单元的输出端连接电压比较单元的第二输入端，用于提供一预设基准电压作为调试的参考值，以使实际基准电压达到预设基准电压；
电压比较单元3的输出端通过一电压反馈线13连接芯片的第二输入端，电压反馈线13用于向芯片发送用于表示当前的实际基准电压是否达到预设基准电压的反馈信号；
一指示单元5，指示单元5的输入端通过一校准完成标志线14连接芯片的第二输出端，指示单元5用于指示自动校准进程是否完成。
具体地，在本发明的第一实施例中，调试系统应用于样片调试阶段，复位单元为复位按键，复位按键2设置于一测试板上，当按下复位按键2时，芯片进入自动校准进程；电压比较单元为电压比较器3，设置于测试板上；标准电压单元为标准电压源4；指示单元为LED指示灯5，设置于测试板上，当芯片完成自动校准进程后，LED指示灯亮。芯片复位控制线为芯片的硬复位端口，芯片输出基准电压线为芯片的输出端口，电压反馈线和校准完成标志线为芯片的GPIO端口。
具体地，复位按键2是指测试板上的按键，用于复位芯片，用户按下复位按键进入自动校准进程；标准电压源4是指用户提供的高精度电压源，用于提供作为参考值的预设基准电压，使每一个在当前测试板上校正过的芯片的实际基准电压都达到统一的标准电压值；LED指示灯5是指测试板上受校准完成标志线控制的LED灯，当自动校准完成后LED指示灯亮起，以提示用户校准已完成；电压比较器3是指测试板上的高灵敏度电压比较器，当芯片输出基准电压线的电压低于标准电压源4的预设基准电压时输出低电平，当芯片输出基准电压线的电压高于标准电压源4的电压时输出高电平。
进一步地，通过上述技术方案，本发明第一实施例提供的调试系统相对于图1所示的调试系统需要的设备更少，并且调试的效率更高。
实施例二
本发明包括一种模拟电路参数校准的调试系统，如图4所示，用于调试芯片1的参数校准，包括：
一复位单元，并通过一芯片复位控制线11连接芯片的第一输入端，芯片复位控制线用于复位芯片并进入自动校准进程；
一电压比较单元，电压比较单元的第一输入端通过一芯片输出基准电压线12连接芯片的第一输出端，芯片输出基准电压线12用于输出芯片当前的实际基准电压；
一标准电压单元，标准电压单元的输出端连接电压比较单元的第二输入端，用于提供一预设基准电压作为调试的参考值，以使实际基准电压达到预设基准电压；
电压比较单元的输出端通过一电压反馈线13连接芯片的第二输入端，电压反馈线13用于向芯片发送用于表示当前的实际基准电压是否达到预设基准电压的反馈信号；
一指示单元，指示单元的输入端通过一校准完成标志线14连接芯片的第二输出端，指示单元用于指示自动校准进程是否完成。
具体地，本发明第二实施例提供的调试系统应用于芯片的量产调试阶段。本实施例与实施例一的区别在于，复位单元、电压比较单元、标准电压单元以及指示单元均设置于一测试计算机内。但芯片的接口及其接口功能依然不变。测试计算机主要是代替了人工确认校准的过程，通过软件控制自动完成对芯片复位控制线11的驱动和对芯片输出基准电压线12的电压检测以及对校准完成标志线的监测，以达到快速批量校准芯片的基准电压。
进一步地，在量产调试阶段的应用中，由于整个校准过程中都是在芯片内部自动进行，也就是说所有的过程都是在以至少几十兆赫兹或一百多兆赫兹的频率，数据并行操作(数据并行操作的位宽一般为32位或更高)的情况下完成的，相对于图2所示的当前所具有的手段无论时钟速度和数据操作的位宽而言都要高出许多倍，大大提高了校准的效率，缩短芯片在测试计算机上的时间，从而降低每个芯片的测试成本。
实施例三
本发明还提供一种模拟电路参数校准的调试方法，如图5所示，包括以下步骤：
步骤S1，采用芯片复位控制线复位芯片并进入自动校准进程；
步骤S2，控制芯片进入引导程序；
步骤S3，检测芯片的参数校准是否固化；
若是，则退出自动校准程序；
若否，则转向步骤S4；
步骤S4，判断是否按下复位按键；
若是，则转向步骤S5；
若否，则退出自动校准程序；
步骤S5，通过芯片输出基准电压线获取当前参数校准的阈值范围内的中间值；
步骤S6，通过电压反馈线判断当前产生的实际基准电压是否比预设的基准电压高；
若是，则取当前参数校准的阈值范围内的低半段更新为当前参数校准的阈值范围；
若否，则取当前参数校准的阈值范围内的高半段更新为当前参数校准的阈值范围；
步骤S7，判断当前的参数校准是否接近最终中间值；
若是，则返回步骤S4；
若否，则转向步骤S8；
步骤S8，将当前的参数校准存入芯片，以固化芯片的基准电压的参数校准。
具体地，在步骤S1中，复位芯片是指芯片从没有供电到开始供电产生复位，或者芯片在正常工作状态下由于用户按下了复位按键重新进入复位状态。在步骤S3中，由于芯片的参数校准只需要做一次，通常校准完后的参数会被存入非失忆性存储器件内(如Flash、EEPROM)，并于相应标志位表示已有参数校准，因此，在循环的校准之前会先检测当前芯片是否已有校准数据，如果有参数校准则直接退出自动校准程序。在步骤S4中，在循环的自动校准过程中，检测复位按键是否依然保持有效的复位状态是每一次循环开始时都必须执行的，即便在校准没有完成的时候如果用户释放复位按键整个校准程序也需要退出，进入正常用户程序，以保证本发明对于用户而言是透明的，不影响到用户对于芯片的正常使用。在步骤S5中，由于在基准电压的参数校准中，程序采用的是“中间值逼近”的方法，因此，每次给芯片的基准电压产生模块的参数校准都是当前某一范围(最高阈值到最低阈值)阈值之间的中间值。在步骤S6中，当基准电压产生模块的参数校准被写入后，外部会反馈回一个电压反馈线表示当前所产生的实际基准电压比标准的预设基准电压高还是低，如果当前所产生的实际基准电压比预设基准电压高，则电压反馈线为高电平，如果当前所产生的实际基准电压比预设基准电压低，则电压反馈线为低电平。
进一步地，当电压反馈线的实际基准电压高于预设基准电压时，表示参数校准需要往比当前所使用的参数校准更小的方向调，因此需要以当前所使用的参数校准为最高值，仍以最低阈值为最低值，更新为下一次取中间值的阈值范围(当然，如果下一次取中间值无法获得既不同于最高值也不同于最低值的时候表示当前的所使用参数校准已经是最终中间值)；当电压反馈线的实际基准电压低于预设基准电压时表示参数校准需要往比当前所使用的参数校准更大的方向调，因此需要以当前所使用的参数校准为最低值，仍以最高阈值为最高值，更新为下一次取中间值的阈值范围。
具体地，在步骤S7中，当阈值范围的最高值和最低值中间只有一个值或没有其它值的时候表示当前的参数校准已经接近最终中间值；在步骤S8中，将当前获得的解决最终中间值的参数校准作为最终参数校准，程序将所得到的最终参数校准存入FLASH或其它非失忆性存储器件，以固化芯片的基准电压的参数校准，随后，程序会驱动校准完成标志线为高，表示当前基准电压校准已经完成。
进一步地，由于整个校准过程中都是在芯片内部自动进行，也就是说所有的过程都是在以至少几十兆赫兹或一百多兆赫兹的频率，数据并行操作的情况下完成的，相对于现有技术，无论是时钟速度和数据操作的位宽而言都要高出许多倍，大大提高了校准的效率，缩短芯片在测试计算机上的时间，降低每颗芯片的测试成本。
本发明技术方案的有益效果在于：减少了样片调试阶段的测试设备，并且样片阶段和量产阶段的调试都是采用数据并行操作的方式进行，相对于现有技术的串行总线，时钟速度和数据操作的位宽都要高出许多倍，有效地提高了校准的效率，缩短芯片在测试计算机上的时间，降低每颗芯片的测试成本。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种模拟电路参数校准的调试系统，用于调试芯片的参数校准，其特征在于，包括：
一复位单元，并通过一芯片复位控制线连接所述芯片的第一输入端，所述芯片复位控制线用于复位所述芯片并进入自动校准进程；
一电压比较单元，所述电压比较单元的第一输入端通过一芯片输出基准电压线连接所述芯片的第一输出端，所述芯片输出基准电压线用于输出所述芯片当前的实际基准电压；
一标准电压单元，所述标准电压单元的输出端连接所述电压比较单元的第二输入端，用于提供一预设基准电压作为调试的参考值，以使所述实际基准电压达到所述预设基准电压；
所述电压比较单元的输出端通过一电压反馈线连接所述芯片的第二输入端，所述电压反馈线用于向所述芯片发送用于表示当前的所述实际基准电压是否达到所述预设基准电压的反馈信号；
一指示单元，所述指示单元的输入端通过一校准完成标志线连接所述芯片的第二输出端，用于指示所述自动校准进程是否完成。
2.根据权利要求1所述的调试系统，其特征在于，所述调试系统应用于所述芯片的样片调试阶段；
所述复位单元为复位按键，所述复位按键设置于一测试板上，当按下所述复位按键时，所述芯片进入所述自动校准进程；
所述电压比较单元为电压比较器，设置于所述测试板上；
所述标准电压单元为标准电压源；
所述指示单元为LED指示灯，设置于所述测试板上，所述当所述芯片完成所述自动校准进程后，所述LED指示灯亮。
3.根据权利要求1所述的调试系统，其特征在于，所述调试系统应用于所述芯片的量产调试阶段；
所述复位单元、所述电压比较单元、所述标准电压单元以及所述指示单元均设置于一测试计算机内。
4.根据权利要求1所述的调试系统，其特征在于，所述测试计算机通过一软件程序控制所述芯片进入所述自动校准进程。
5.根据权利要求1所述的调试系统，其特征在于，所述反馈信号为电平信号，当所述电平信号为低电平时，表示所述芯片当前的所述实际基准电压电压低于所述预设基准电压；
当所述电平信号为高电平时，表示所述芯片当前的所述实际基准电压电压高于所述预设基准电压。
6.根据权利要求1所述的调试系统，其特征在于，所述芯片复位控制线为所述芯片的硬复位端口。
7.根据权利要求1所述的调试系统，其特征在于，所述芯片输出基准电压线为所述芯片的输出端口。
8.根据权利要求1所述的调试系统，其特征在于，所述电压反馈线和所述校准完成标志线为所述芯片的GPIO端口。
9.一种模拟电路参数校准的调试方法，其特征在于应用于如权利要求1-8所述的调试系统；包括以下步骤：
步骤S1，采用所述芯片复位控制线复位所述芯片并进入自动校准进程；
步骤S2，控制所述芯片进入引导程序；
步骤S3，检测所述芯片的参数校准是否固化；
若是，则退出所述自动校准程序；
若否，则转向步骤S4；
步骤S4，判断是否按下所述复位按键；
若是，则转向步骤S5；
若否，则退出所述自动校准程序；
步骤S5，通过所述芯片输出基准电压线获取当前所述参数校准的阈值范围内的中间值；
步骤S6，通过所述电压反馈线判断当前产生的实际基准电压是否比预设的基准电压高；
若是，则取当前所述参数校准的阈值范围内的低半段更新为当前所述参数校准的阈值范围；
若否，则取当前所述参数校准的阈值范围内的高半段更新为当前所述参数校准的阈值范围；
步骤S7，判断当前的所述参数校准是否接近最终中间值；
若是，则返回所述步骤S4；
若否，则转向步骤S8；
步骤S8，将当前的所述参数校准存入所述芯片，以固化所述芯片的基准电压的参数校准。
10.根据权利要求9所述的调试方法，其特征在于，于所述步骤S7中，当所述参数校准的阈值范围内的最高值和最低值中间只有一个值时，表示所述参数校准接近所述最终中间值。
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