CN110297171A - 一种芯片的功耗测试系统和设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种芯片的功耗测试系统和设备。其中，功耗测试系统包括：接口座、热流罩、温度传感器、中央处理装置、电压输入装置和采样装置；接口座上设置有用于连接受试芯片的接口，接口通信连接至中央处理装置；热流罩罩设接口；温度传感器设置于热流罩内，且耦接至中央处理装置；电压输入装置的输出端耦接至接口，电压输入装置的控制端耦接至中央处理装置；采样装置串联在电压输入装置与接口相耦接的通路上，且采样装置的采样数据输出端耦接至中央处理装置。自动完成目标受试芯片的功耗测试，并记录目标受试芯片在不同的工作环境温度下的工作电流，避免人为配置测试参数造成失误，或人为读数和/或记录错误导致的测试结果失准。

Description

一种芯片的功耗测试系统和设备
技术领域
本申请涉及芯片检测技术领域，特别是涉及一种芯片的功耗测试系统和设备。
背景技术
微控制单元(Micro Control Unit，MCU)芯片，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制，常用于电子产品的控制电路中。而不同电子产品往往对MCU芯片的电气参数有不同的要求，因此需要对MCU芯片的电气参数进行测试，以验证MCU芯片是否符合该电子产品的要求。其中一项重要的需要测试的参数就是MCU在各种工况(例如：工作电压、工作环境温度、输入时钟频率)和各种工作模式(例如：低功耗模式、标准模式、高性能模式等)下的功耗。对于应用于不同的电子产品，MCU芯片单片内集成的外围器件也各有区别，导致MCU芯片的功耗参数也不尽相同。在测试MCU的功耗时，通常通过测试MCU的工作电流以表征MCU的功耗。
为了尽可能保证MCU芯片的功耗参数稳定，对于每个受试MCU芯片，需要在不同的工况和不同的工作模式下的功耗进行一一测试和记录，多种工况和多种工作模式进行排列组合后，会产生很多组测试。而相关技术中，测试MCU芯片的功耗的流程极为复杂，测试时，测试人员首先需要配置工况，然后设定受试MCU芯片的工作模式，开始测试，测试结束，人工读数并记录测试结果。待本次测试完成后，测试人员重新配置新的工况和更换受试MUC芯片的工作模式，开始下次测试，测试结束，再次人工读数并记录测试结果。如此反复，多种工况和多种工作模式进行排列组合后所生成的所有测试条件下进行一一测试，以完成受试MCU芯片的功耗测试。在测试过程中，因测试条件较多，测试人员很容易遗漏其中的一种或多种，或者是人工读数容易出现失误等情况，都容易导致受试MCU芯片的功耗测试结果失准。
发明内容
本申请提供一种芯片的功耗测试系统和设备，以独立或半独立地解决相关技术中存在的问题。所述独立解决是指，提供一种硬件方面的构造方案，该方案可以独立地工作而不需要软件的配合，即可更好地完成对受试MCU芯片的功耗测试。所述半独立解决是指，提供一种硬件方面的构造方案，该硬件构造方案在与能对受试MCU芯片更好地完成功耗测试的软件配合工作时，能够达到更好地完成对受试MCU芯片的功耗测试的效果。
本申请提供了一种芯片的功耗测试系统，包括：
接口座、热流罩、温度传感器、中央处理装置、电压输入装置和采样装置；
所述接口座上设置有用于连接受试芯片的接口，所述接口通信连接至所述中央处理装置；
所述热流罩罩设所述接口；
所述温度传感器设置于所述热流罩内，且耦接至所述中央处理装置；
所述电压输入装置的输出端耦接至所述接口，所述电压输入装置的控制端耦接至所述中央处理装置；
所述采样装置串联在所述电压输入装置与所述接口相耦接的通路上，且所述采样装置的采样数据输出端耦接至所述中央处理装置；
其中，所述中央处理装置用于执行以下步骤：
将目标受试芯片的目标待测工作模式的代码上载至所述目标受试芯片；所述目标受试芯片是连接在所述接口上待测试的受试芯片；所述目标待测工作模式是所述目标受试芯片的所有待测工作模式中的一种待测模式；
根据目标输入电压控制所述电压输入装置输入所述目标受试芯片的电压；所述目标输入电压是与所述目标待测工作模式相对应的待测工况包括的输入电压；
根据目标时钟频率配置所述目标受试芯片的时钟频率；所述目标时钟频率是与所述目标待测工作模式相对应的待测工况包括的时钟频率；
获取所述温度传感器采集的实时温度；所述实时温度是所述热流罩在循环加热或冷冻所述目标受试芯片时所述热流罩内的温度，且所述热流罩提供的温度的下限不高于所述目标受试芯片的所有待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度的最小值，所述热流罩提供的温度的上限不低于所述目标受试芯片的所有待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度的最大值；
在所述实时温度的值为预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置采集的通路电参数值；所述预设温度采集节点的值与目标待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度一一对应；
将所述通路电参数值换算成所述目标受试芯片的工作电流的值，并存储所述工作电流的值。
可选地，所述中央处理装置包括：
上位机和下位机；所述上位机与所述下位机通信连接；
所述下位机与所述接口通信连接，与所述温度传感器相耦接，与所述电压输入装置的控制端相耦接，以及与所述采样装置的采样数据输出端相耦接；
其中，所述上位机用于执行以下步骤：
获取所述目标受试芯片的所有工作模式对应的代码和所有工作模式各自对应的待测工况的参数；
将所述目标待测模式对应的代码和所述目标待测模式对应的待测工况的参数上载至所述下位机；
所述下位机用于执行以下步骤：
接收所述目标待测工作模式的代码和所述目标待测工作模式对应的待测工况的参数；
将所述目标待测工作模式的代码上载至所述目标受试芯片；
根据所述目标输入电压，控制所述电压输入装置输入所述目标受试芯片的电压；
根据所述目标时钟频率配置所述目标受试芯片的时钟频率；
获取所述温度传感器采集的所述实时温度；
在所述实时温度的值为所述预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置采集的通路电参数值；
将所述通路电参数值换算成所述目标受试芯片的工作电流的值；
将所述工作电流的值发送给上位机；
所述上位机还用于执行以下步骤：
接收所述工作电流的值，并存储所述工作电流的值。
可选地，所述中央处理装置包括：
存储器，其上存储有计算机程序；以及
处理器；所述处理器与所述接口通信连接，与所述温度传感器相耦接，与所述电压输入装置的控制端相耦接，以及与所述采样装置的采样数据输出端相耦接；
所述处理器用于执行所述存储器中的计算机程序，包括以下步骤：
将所述目标受试芯片的所述目标待测工作模式的代码上载至所述目标受试芯片；
根据所述目标输入电压，控制所述电压输入装置输入所述目标受试芯片的电压；
根据所述目标时钟频率配置所述目标受试芯片的时钟频率；
获取所述温度传感器采集的所述实时温度；
在所述实时温度的值为所述预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置采集的通路电参数值；
将所述通路电参数值换算成所述目标受试芯片的工作电流的值；
将所述工作电流的值发送给所述存储器；
所述存储器还用于存储所述工作电流的值。
可选地，所述电压输入装置包括：DC-DC电源和数字电位器；
所述DC-DC电源的输出端通过所述采样装置耦接至所述接口；
所述DC-DC电源设置有电位输入端；
所述数字电位器的电位输出端耦接至所述DC-DC电源的电位输入端；
所述数字电位器的数字信号输入端耦接至所述中央处理装置，用于响应于来自所述中央处理装置的调节指令，调节所述数字电位器的电位值，以调节所述电压输入装置的输入至所述目标受试芯片的电压。
可选地，所述采样装置包括：采样电阻和采样电路；
所述采样电阻串联在所述电压输入装置与所述接口相耦接的通路上；
所述采样电路包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和所述第二输入端分别耦接至所述采样电阻的两端，所述采样电路的采样数据输出端耦接至所述中央处理装置。
可选地，其中，所述温度传感器设置有多个，且多个所述温度传感器均匀分布设置在所述接口的四周，多个所述温度传感器均耦接至所述中央处理装置；
所述中央处理装置用于实时获取多个所述温度传感器采集的温度值，并取多个所述温度传感器采集的温度值的均值，以确定所述实时温度。
可选地，所述接口座上设置的所述接口可拆卸连接受试芯片。
可选地，所述接口为插槽。
可选地，所述热流罩内设置有用于覆盖受试芯片的保温材料。
与现有技术相比，本申请至少包括以下优点：
在采用本申请的功耗测试系统测试受试芯片的功耗参数时，中央处理装置通过上述过程使得目标受试芯片在目标工作模式下的功耗测试自动完成，避免人为配置工作模式以及工况造成的工作模式和/或工况错误或遗漏；同时在特定的功耗测试条件下，中央处理装置自动生成目标受试芯片在不同的工作环境温度下的工作电流并进行记录存储，避免人为读数错误和/或记录错误导致的测试结果失准。
相应地，本申请还提供了一种芯片的功耗测试设备，所述功耗测试设备包括上述任意一种实施例所述的功耗测试系统。
与现有技术相比，本申请至少包括以下优点：
在采用本申请的功耗测试设备测试受试芯片的功耗参数时，中央处理装置通过上述过程使得目标受试芯片在目标工作模式下的测试自动完成，避免人为配置工作模式以及工况造成的工作模式和/或工况错误或遗漏；同时在特定的测试条件下，中央处理装置自动生成目标受试芯片在不同的工作环境温度下的工作电流并进行记录存储，避免人为读数错误和/或记录错误导致的测试结果失准。
本公开的其他特征和优点将在具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是相关技术中测试目标受试芯片的功耗的方法的流程图；
图2是本申请一实施例提供的一种芯片的功耗测试系统的硬件的结构示意图；
图3是本申请另一实施例提供的一种芯片的功耗测试系统的硬件的结构示意图；
图4是本申请一实施例提供的一种芯片的功耗测试系统的中央处理装置执行的步骤的流程图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
为了尽可能保证MCU芯片的功耗参数稳定，MCU芯片生产制造厂商在生产制造过程中，会对每一批次的同等规格、型号的MCU芯片，进行抽样测试，以保证产品的合格率。其中，一项重要的测试就是MCU芯片的功耗测试。抽样进行功耗测试的MCU芯片即受试MCU芯片。对于每一个受试MCU芯片而言，其可能有多种工作模式，例如是低功耗模式、标准模式和高性能模式；对于各个工作模式，又对应有多组不同的工况，所述工况包括输入受试MCU芯片的输入电压、受试MCU芯片的时钟频率和受试MCU芯片的工作环境温度。
其中，所述低功耗模式用于采用所述受试MCU芯片的电子产品进入待机状态时，例如是内核停止运行，片上外设也停止运行，保留复位引脚以及相关用于监测唤醒指令的引脚处于使能状态，以减少功耗，节约能源，待用于监测唤醒指令的引脚监测到唤醒指令后，从复位引脚重新上电以唤醒所述MCU受试芯片，所述MCU受试芯片重新进入标准模式(标准模式的相关介绍请参见后文陈述)；所述标准模式用于采用受试MCU芯片的电子产品进行正常的数据处理时，例如是内核保持运行，但是将内核的主频限制在一定峰值以下，片上外设保持运行，使得电子产品能完成一些简单的、一般性的数据处理工作；所述高性能模式用于采用受试MCU芯片的电子产品进行大量数据的集中处理时，例如是内核保持运行，且以内核的最大主频进行工作，片上外设保持运行，使得电子产品能在较短时间内完成一些较为复杂的运算，以提高工作效率。
当需要对受试MCU芯片进行测试时，需要将受试MCU芯片的所有工作模式和所有工作模式各自对应的工况下的功耗进行一一测试，多种工作和模式和多种工况进行排列组合后，会产生很多组测试。
例如，某受试MCU芯片(IC1)选定为待测的受试芯片(即目标受试芯片)包括三种工作模式，如下：低功耗模式P1、标准模式P2和高性能模式P3；低功耗模式P1对应有2组工况，第一组工况(Condition1)包括：输入电压U0、U1和U2，时钟频率f0、f1和f2，以及工作环境温度T0、T1和T2；第二组工况(Condition2)包括：输入电压U3、U4和U5，时钟频率f3、f4和f5，以及工作环境温度T3、T4和T5；标准模式P2对应有3组工况；高性能模式P3对应有1组工况。在后文更详细地陈述中，仅以目标受试芯片IC1的低功耗模式P1进行测试为例说明，关于标准模式P2和高性能模式P3各自所对应的各组工况的详细参数未详细罗列说明，本领域技术人员可以根据目标受试芯片IC1的低功耗模式P1的测试方法直接、毫无疑义地获知标准模式P2和高性能模式P3的相关测试方法(包括现有的测试方法和利用本申请所提供的一种芯片的功耗测试系统和一种芯片的功耗测试设备的进行功耗测试的方法)，因此，不再赘述。
而相关技术中，测试受试MCU芯片的功耗的流程极为复杂。以测试上述目标受试芯片IC1的低功耗模式P1下的第一组工况(Condition1)下的功耗为例进行说明，请参见图1，示出了目标受试芯片IC1的低功耗模式P1下的第一组工况(Condition1)下(时钟频率为f0、输入电压为U0时)，具体的测试流程。包括以下步骤：
S101，将目标受试芯片IC1置于温箱中，将温箱的保温温度设定为T0，即为目标受试芯片IC1配置相应的工作环境温度为T0；
S102，通过与目标受试芯片IC1通信连接的时钟发生器配置目标受试芯片IC1的时钟频率为f0；
S103，通过调整与目标受试芯片IC1相耦接的直流电源E1的输出电压为U0，以使输入目标受试芯片IC1的输入电压为U0；
S104，通过烧录器向目标受试芯片IC1烧录低功耗模式P1的代码，以使目标受试芯片IC1在低功耗模式P1下工作；
S105，读取串联在直流电源E1和目标受试芯片IC1相耦接的通路上的电流表的读数i1000，以得到目标受试芯片IC1在低功耗模式P1下，输入电压为U0、时钟频率为f0、工作环境温度为T0时，目标受试芯片IC1的工作电流i1000；并记录；
S106，将温箱的保温温度设定为T1，待所述电流表上的读数稳定后，读取所述电流变的读数i1001，以得到目标受试芯片IC1在低功耗模式P1下，输入电压为U0、时钟频率为f0、工作环境温度为T1时，目标受试芯片IC1的工作电流i1001；并记录。以此类推，S107，将温箱的保温温度依次设定为T2，以得到目标受试芯片IC1的工作电流i1002；并记录。
通过步骤S101-S107，完成了目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第一组工况(Condition1)的测试条件下，以第一组工况(Condition1)中输入电压为U0、时钟频率为f0时，所有工作环境温度T0～T2时的目标受试芯片的工作电流i1000、i1001、i1002；并记录。
S108，接着将步骤S102中通过与目标受试芯片IC1通信连接的时钟发生器配置目标受试芯片IC1的时钟频率改变为f1，重新执行以上步骤S101-S107，以得到目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第一组工况(Condition1)的测试条件下，以第一组工况(Condition1)中输入电压为U0、时钟频率为f1时，所有工作环境温度T0～T2时的目标受试芯片IC1的工作电流i1010、i1011、i1012；并记录。
以此类推，S109，将步骤S102中通过与目标受试芯片IC1通信连接的时钟发生器配置目标受试芯片IC1的时钟频率为f2，以得到目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第一组工况(Condition1)的测试条件下，以第一组工况(Condition1)中输入电压为U0、时钟频率为f2时，所有工作环境温度T0～T2时的目标受试芯片IC1的工作电流i1020、i1021、i1022；并记录。
同理，S110，接着将步骤S103中输入至目标受试芯片IC1的输入电压依次改变为U1和U2，再重新执行上述步骤S101-S109，得到目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第一组工况(Condition1)的测试条件下，所述目标受试芯片IC1剩余的待测试的工作电流的值(本领域技术人员可以根据上述测试过程直接、毫无疑义地确认此处工作电流具体包含的数据，因此，不再赘述)；并记录。
同理，S111，目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第二组工况(Condition2)的测试条件下的功耗测试的方法与目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第一组工况(Condition1)的测试条件下的功耗测试的方法相似，不同之处在于，测试人员只需要相应地修正其中的相关测试参数，因此，不再赘述。
接着再将步骤S104中为目标受试芯片IC1的烧录的代码修改为标准模式P2(或高性能模式P3的代码)，相应地，对应于标准模式P2(或高性能模式P3)，依次修正步骤S101中的工作环境温度，S102中时钟频率，S103中的输入电压，再次重新执行上述步骤S101-S110(或S111，步骤S111在某些工作模式下，只对应于一组工况时，则不需要执行，如目标受试芯片IC1的P3模式。)，以得到目标受试芯片IC1在标准模式P2下(或高性能模式P3)所对应的各种工况下的用于表征功耗的工作电流的值。
由上述流程可以看出，相关技术中，目标受试芯片IC1的测试参数的配置流程极为繁杂。本申请发明人发现存在以下技术问题：因各项测试参数的改变，导致会产生非常多的测试条件，人工配置测试条件(工作模式和相应的工况)非常容易出错或遗漏；同时，在电流表示出目标受试芯片IC1的工作电流时，人工读数也容易存在读数误差或错误；其次，由上可知，对应于大量的测试条件，也必然产生大量的测试结果，人工记录测试结果的过程也容易出现记录错误，以上因素均很容易导致受试MCU芯片的功耗测试结果失准。通过以上分析，对于单个受试MCU芯片的功耗测试，首先需要将上述涉及的硬件与受试MCU芯片连接好，才能执行上述测试步骤，在执行测试步骤时，需要人为干预不断地改变各项测试参数，尤其是需要反反复复地手动设定温箱的温度，可见，测试效率极其低下。
对于不同规格和/或型号的MCU芯片，为其配置的工作模式的数量/种类也可能不同；相应地各个工作模式，各自所对应的工况也会不尽相同；也需要进行抽样测试。因为不可能保证每个批次的制造工艺完全一模一样，所以对于不同批次即使是同等规格、型号的MCU芯片，也需要进行抽样测试。而每次更换受试MCU芯片时，又需要将上述涉及的测试硬件(恒温箱、直流电源、时钟发生器、烧录器和电流表)再次与新的受试MCU芯片进行重新连接，在此之后，才能再次执行相似的测试步骤，可见，其测试效率极其低下，而且面对不同的受试MCU芯片，更加容易出错。
基于此，本申请提供一种芯片的功耗测试系统和一种芯片的功耗测试设备，能够实现自动为目标受试芯片设定工作模式，自动配置工作模式相应地工况，自动记录并归档用于表征功耗的工作电流的值。
本申请的第一方面提供一种芯片的功耗测试系统，请参见图2和图3，示出了所述功耗测试系统的硬件的示意图，图中，加粗的双向箭头表示双方通信连接，单向箭头表示双方之间单向通信连接，细的连线表示双方电连接，所述功耗测试系统包括：
接口座201、热流罩202、温度传感器203、中央处理装置204、电压输入装置205和采样装置206；
所述接口座201上设置有用于连接受试芯片的接口，所述接口通信连接至所述中央处理装置204；
所述热流罩202罩设所述接口；
所述温度传感器203设置于所述热流罩202内，且耦接至所述中央处理装置204；
所述电压输入装置205的输出端耦接至所述接口，所述电压输入装置205的控制端耦接至所述中央处理装置204；
所述采样装置206串联在所述电压输入装置206与所述接口相耦接的通路上，且所述采样装置206的采样数据输出端耦接至所述中央处理装置204；
在一种可能的实施方式中，所述接口可拆卸连接受试芯片，以便于所述功耗测试系统适用于不同批次、不同规格和/或不同型号的受试芯片；所述接口例如是插槽，受试芯片插接于所述插槽内；所述插槽可以是金手指插槽，也可以是牛角座插槽。
在一种可能得实施方式中，所述热流罩202内设置有用于覆盖受试芯片的保温材料，例如是隔热棉，如：矿渣棉、岩棉、玻璃纤维棉或陶瓷纤维棉等，通过保温材料的保温作用，以减少热流罩内部和热流罩外部通过热流罩的罩壁进行热交换的热流量，从而使得热流罩内的温度在一定程度上更加稳定，达到保温热流罩内的温度的效果。
如图4所示，其中，所述中央处理装置204用于执行以下步骤：
S301，将目标受试芯片的目标待测工作模式的代码上载至所述目标受试芯片；所述目标受试芯片是连接在所述接口上待测试的受试芯片；所述目标待测工作模式是所述目标受试芯片的所有待测工作模式中的一种待测模式；
S302，根据目标输入电压控制所述电压输入装置205输入所述目标受试芯片的电压；所述目标输入电压是与所述目标待测工作模式相对应的待测工况包括的输入电压；
S303，根据目标时钟频率配置所述目标受试芯片的时钟频率；所述目标时钟频率是与所述目标待测工作模式相对应的待测工况包括的时钟频率；
S304，获取所述温度传感器203采集的实时温度；所述实时温度是所述热流罩202在循环加热或冷冻所述目标受试芯片时所述热流罩202内的温度，且所述热流罩202提供的温度的下限不高于所述目标受试芯片的所有待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度的最小值，所述热流罩202提供的温度的上限不低于所述目标受试芯片的所有待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度的最大值；
S305，在所述实时温度的值为预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置采集206的通路电参数值；所述预设温度采集节点的值与目标待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度一一对应；
S306，将所述通路电参数值换算成所述目标受试芯片的工作电流的值，并存储所述工作电流的值。
示例性地以利用所述功耗测试系统测试目标受试芯片IC1的功耗为例详细说明本实施例提供的所述功耗测试系统的工作原理，但这不是对本申请的限制。
首先将目标受试芯片IC1连接在接口座201的接口上，接着通过中央处理装置204自动配置完成后续地测试流程。
中央处理处理装置204在将低功耗模式P1确定为目标待测工作模式后，中央处理装置204将P1模式的代码上载至目标受试芯片IC1，以使目标受试芯片IC1在低功耗模式P1下工作。其中，目标受试芯片IC1的低功耗模式P1、标准模式P2和高性能模式P3均可以确定为目标待测工作模式，在本实施例中，仅以低功耗模式P1为目标待测模式为例进行详细说明，本领域技术人员由低功耗模式P1的测试方法可以直接、毫无疑义地获知其他工作模式(例如是标准模式P2、高性能模式P3)的测试方法。
同时，中央处理装置204根据目标待测工作模式P1，将第一组工况(Condition1)确定为目标待测工况(即Condition1此时为目标待测工作模式P1相对应的待测工况)，并将输入电压U0确定为目标输入电压、将时钟频率f0确定为目标时钟频率，在此基础上，中央处理装置204控制所述电压输入装置205输入至目标受试芯片IC1的电压为U0，中央处理装置204配置目标受试芯片IC1的时钟频率为f0。
启动热流罩202，热流罩202开始循环性地加热或冷冻目标受试芯片IC1。在此过程中，温度传感器203感知热流罩202内的温度变化，并将采集的实时温度t传感给中央处理装置204。
中央处理装置204在获取到所述实时温度t后，实时判断所述实时温度t的值是否为预设温度采集节点的值，即判断所述目标受试芯片IC1所处的环境的实际温度是否为所述目标受试芯片IC1的目标待测工况(Condition1)包括的工作环境温度T0、T1和T2，即确定t是否等于T0、T1或T2。
当确定所示实时温度的值为预设的温度采集节点的值时，即确定t＝T0、T1或T2时，中央处理装置204读取采样装置206采集的通路电参数，当所述采样装置206是电压采样装置时，所述通路电参数为所述电压采样装置采集的电压输入装置与目标受试芯片IC1之间的通路电压U，当所述采样装置206是电流采样装置时，所述通路电参数为所述电流采样装置采集的所述电压输入装置与目标受试芯片IC1之间的通路电流I，中央处理处理204装置在获取到所述通路电参数(通路电压U或通路电流I)后，并将所述通路电参数换算成目标受试芯片IC1的工作电流i，并存储记录换算得到的工作电流i的值；例如是，在t＝T0时，获得i1000；在t＝T1时，获得i1001；在t＝T2时，获得i1002，并一一存储上述工作电流i的值。即完成了目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第一组工况(Condition1)的测试条件下，以第一组工况(Condition1)中输入电压为U0、时钟频率为f0时，所有工作环境温度T0～T2时的目标受试芯片的工作电流i1000、i1001、i1002；并进行了归档存储，例如是存储至后文所述的表1中。
接着，中央处理装置204重新确定目标待测工况(Condition1)中的目标输入电压和目标时钟频率，当在重新确定新的目标输入电压和新的目标时钟频率时，可以通过以下步骤实现：
S3001，在确定了目标待测工作模式后，创建用于存储该目标待测工作模式下的相应的待测工况下的各组待测参数和测试结果的数据表；例如是如表1所示的数据表，在本实施例中，仅以P1模式下的第一组工况(Condition1)的测试参数的数据表进行示例；
表1 P1模式下的第一组工况(Condition1)的测试参数数据表
S3002，依次轮询所述数据表中的记录，将轮询到的第一条未存储有工作电流的记录中的输入电压和时钟频率确定为新的目标输入电压和目标时钟频率。
中央处理装置204在重新确定目标待测工况(Condition1)中的目标输入电压和目标时钟频率后，再次重新执行上述步骤S302-S306，则可以得到目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第一组工况(Condition1)的测试条件下，以第一组工况(Condition1)中相应的输入电压、相应的时钟频率时，所有工作环境温度T0～T2时的目标受试芯片IC1的工作电流i；并进行了归档存储至表1中。例如是将表1中的第4条至第6条记录所示的输入电压U1确定为新的目标输入电压，并控制所述电压输入装置205输入至目标受试芯片IC1的电压为U1，而目标时钟频率仍然为f0，再次重新执行上述步骤S302-S306，则可以得到目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第一组工况(Condition1)的测试条件下，以第一组工况(Condition1)中输入电压为U1、时钟频率为f0时，所有工作环境温度T0～T2时的目标受试芯片IC1的工作电流i1100、i1101、i1102；并进行归档存储至表1中。
直至轮询输出结果为0，即表1中的每条记录中的工作电流均已经存储有相应的值时，目标受试芯片在低功耗模式P1下且第一组工况(Condition1)下的功耗测试结束。
当目标受试芯片IC1的低功耗模式P1下的第一组工况(Condition1)中的所有功耗测试完成后，再次测试目标受试芯片IC1的低功耗模式P1下的第二组工况(Condition2)中的所有功耗测试。中央处理装置对目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第二组工况(Condition2)的测试条件下的功耗测试时执行的步骤，与目标受试芯片IC1在低功耗模式P1且P1模式对应的第一组工况(Condition1)的测试条件下的功耗测试时执行的步骤相似，不同之处在于，中央处理装置会重新将第二组工况(Condition2)确定为新的待测工况，并相应地修正其中的相关测试参数，因此，不再赘述。
当目标受试芯片IC1的低功耗模式P1下的所有功耗测试完成，将目标受试芯片的待测工作模式重新切换为P2模式或P3模式。
在采用本申请的功耗测试系统测试受试芯片的功耗参数时，中央处理装置204将目标受试芯片(即连接在接口座201的接口上的受试芯片)的目标待测工作模式的代码上载给目标受试芯片，使得目标受试芯片按照目标工作模式进行工作；并根据目标输入电压，控制电压输入装置205输入目标受试芯片的电压，使得目标受试芯片获得目标输入电压；同时根据目标时钟频率，配置目标受试芯片的时钟频率，使得目标受试芯片按照目标时钟频率进行信号处理；中央处理装置204在完成以上操作后，即将目标受试芯片的待测工作模式以及待测工作模式对应的待测工况包括的输入电压和时钟频率设定为固定参数；随后启动热流罩202进行循环性地加热和冷冻，从而改变热流罩202内的温度，即连续性地改变目标受试芯片的工作环境温度；中央处理装置204通过设置在热流罩202的温度传感器203获取到热流罩202的实时温度，即目标受试芯片所处的工作环境的实际温度，当中央处理装置204在确定所述实时温度的值为预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置206采取的通路电参数值，并将所述通路电参数值换算成目标受试芯片的工作电流，并存储在各个预设温度采集节点所得到的工作电流，从而得到表征目标受试芯片的在不同工作环境温度下的功耗的参量。
中央处理装置204通过上述步骤使得目标受试芯片在目标工作模式下的测试自动完成，避免人为配置工作模式以及工况造成的工作模式和/或工况错误或遗漏；同时在特定的测试条件下，中央处理装置204自动生成目标受试芯片在不同的工作环境温度下的工作电流并进行记录存储，避免人为读数错误和/或记录错误导致的测试结果失准。
需要说明的是，本申请中的热流罩202提供的温度区间的广度应足够宽，以保证热流罩202在循环性地加热或冷冻过程中，所提供的温度能囊括目标受试芯片的所有待测工况包括的所有工作环境温度的值，更具体地，所述热流罩202提供的温度的下限不高于所述目标受试芯片的所有待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度的最小值，所述热流罩202提供的温度的上限不低于所述目标受试芯片的所有待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度的最大值，以保证功耗测试的顺利完成，不至于造成测试结果不完整(例如是缺失某个工作环境温度下的工作电流值)。
可选地，所述电压输入装置205包括：DC-DC电源2051和数字电位器2052；
所述DC-DC电源2051的输出端通过所述采样装置206耦接至所述接口；
所述DC-DC电源2051设置有电位输入端；
所述数字电位器2052的电位输出端耦接至所述DC-DC电源2051的电位输入端；
所述数字电位器2052的数字信号输入端耦接至所述中央处理装置204，用于响应于来自所述中央处理装置204的调节指令，调节所述数字电位器2052的电位值，以调节所述电压输入装置205的输入至所述目标受试芯片的电压。
在本实施例中，数字电位器2052的数字信号输入端构成了所述电压输入装置205的控制端，响应于来自中央处理装置204的数字调节信号，数字电位器2052将所述数字调节信号转换成模拟信号，即根据输入的所述数字调节信号调节数字电位器2052的电位输出值，以使输入所述DC-DC电源2051的电位值得以调节，从而使得DC-DC电源2051的输出电压被调节，即使得电压输入装置205输出至目标受试芯片IC1的电压被中央处理装置204所控制而得到有效调节。
可选地，所述采样装置206包括：采样电阻2061和采样电路2062；
所述采样电阻2061串联在所述电压输入装置205与所述接口相耦接的通路上；
所述采样电路2062包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和所述第二输入端分别耦接至所述采样电阻2061的两端，所述采样电路2062的采样数据输出端耦接至所述中央处理装置204。
其中，所述采样电路2062可以是电流采样电路或电压采样电路，当所述采样电路2062是电压采样电路时，所述采样装置206采集的是电压输入装置205与目标受试芯片IC1之间的通路电压U；当所述采样电路2062是电流采样电路时，所述采样装置206采集的是电压输入装置205与目标受试芯片IC1之间的通路电流I。
可选地，其中，所述温度传感器203设置有多个，且多个所述温度传感器203均匀分布设置在所述接口的四周，多个所述温度传感器203均耦接至所述中央处理装置204；
所述中央处理装置204用于实时获取多个所述温度传感器203采集的温度值，并取多个所述温度传感器203采集的温度值的均值，以确定所述实时温度。
在本实施例中，例如是所述温度传感器203设置有N个，均布于所述接口的四周，均通过通信总线耦接至中央处理装置204，中央处理装置204在某时刻获取到N个温度传感器203采集的实时温度分别为t1、t2……tN，则中央处理装置204确定此时热流罩202内的温度为t＝(t1+t2+……+tN)÷N。
如图2所示，在一示例性的实施例中，其中，所述中央处理装置204包括：上位机2041和下位机2042。
其中，上位机2041例如是计算机，下位机2042例如是MCU芯片或FPGA芯片等；所述上位机2041与所述下位机2042通信连接，例如是通过USB口连接或通过串口连接。
所述下位机2042与所述接口通信连接，与所述温度传感器203相耦接，与所述电压输入装置205的控制端相耦接，以及与所述采样装置206的采样数据输出端相耦接；在一种可能得实施方式中，下位机2042的I/O口通过通信总线与所述接口、所述温度传感203建立通信连接。
其中，所述上位机2041用于执行以下步骤：
获取所述目标受试芯片的所有工作模式对应的代码和所有工作模式各自对应的待测工况的参数；
将所述目标待测模式对应的代码和所述目标待测模式对应的待测工况的参数上载至所述下位机2042；
在本实施例中，例如是获取目标受试芯片IC1的三种工作模式：P1、P2和P3的代码，和各个模式所对应的工况的参数，例如是低功耗模式P1对应有2组工况，第一组工况(Condition1)包括：输入电压U0、U1和U2，时钟频率f0、f1和f2，以及工作环境温度T0、T1和T2；第二组工况(Condition2)包括：输入电压U3、U4和U5，时钟频率f3、f4和f5，以及工作环境温度T3、T4和T5；标准模式P2对应有3组工况(未详细罗列)；高性能模式P3对应有1组工况(未详细罗列)。
在上位机2041中配置完成后，将选定的目标待测工作模式例如是P1模式的代码，和P1模式对应的目标待测工况例如是第一组工况(Condition1)的参数上载至下位机2042。
所述下位机用于执行以下步骤：
接收所述目标待测工作模式的代码和所述目标待测工作模式对应的待测工况；在本实施例中，即接收P1模式的代码和第一组工况(Condition1)的参数；
将所述目标待测工作模式的代码上载至所述目标受试芯片；
根据所述目标输入电压，控制所述电压输入装置205输入所述目标受试芯片的电压；
根据所述目标时钟频率配置所述目标受试芯片的时钟频率；
获取所述温度传感器203采集的所述实时温度；
在所述实时温度的值为所述预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置206采集的通路电参数值；
将所述通路电参数值换算成所述目标受试芯片的工作电流的值；
将所述工作电流的值发送给上位机2041；
所述上位机2041还用于执行以下步骤：
接收所述工作电流，并存储所述工作电流。
上述上位机2041和下位机2042执行操作的方式和更具体地应用场景在上述实施例中已经详细描述，此处将不做详细阐述说明。
如图3所示，在另一示例性实施例中，其中，所述中央处理装置204包括：
存储器2043，其上存储有计算机程序；以及
处理器2042；所述处理器2042与所述接口通信连接，与所述温度传感器203相耦接，与所述电压输入装置205的控制端相耦接，以及与所述采样装置206的采样数据输出端相耦接；在一种可能得实施方式中，所述处理器2042通过通信总线与所述接口、所述温度传感器203、所述电压输入装置205的控制端和所述采样装置206的采样数据输出端建立通信连接。
所述处理器2042用于执行所述存储器2043中的计算机程序，包括以下步骤：
将所述目标受试芯片的所述目标待测工作模式的代码上载至所述目标受试芯片；
根据所述目标输入电压，控制所述电压输入装置205输入所述目标受试芯片的电压；
根据所述目标时钟频率配置所述目标受试芯片的时钟频率；
获取所述温度传感器203采集的所述实时温度；
在所述实时温度的值为所述预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置采集的通路电参数值；
将所述通路电参数值换算成所述目标受试芯片的工作电流；
将所述工作电流发送给所述存储器2043；
所述存储器2043还用于存储所述工作电流的值。
上述存储器2043和处理器2042执行操作的方式和更具体地应用场景在上述实施例中已经详细描述，此处将不做详细阐述说明。
相应地，本申请还提供了一种芯片的功耗测试设备，所述功耗测试设备包括上述任意一种实施例所述的功耗测试系统。对于设备实施例而言，由于其与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的一种芯片的功耗测试系统，以及一种芯片的功耗测试设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；需要指出的是，本申请所提供的实施例中，均以MCU芯片进行示例性地说明，但这不是对本申请的限制，例如本申请所提供的一种芯片的功耗测试系统，以及一种芯片的功耗测试设备还可以直接用于测试FPGA芯片、CPU芯片、GPU芯片、DSP芯片，ASIC芯片，SOC芯片等的功耗。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种芯片的功耗测试系统，其特征在于，包括：
接口座、热流罩、温度传感器、中央处理装置、电压输入装置和采样装置；
所述接口座上设置有用于连接受试芯片的接口，所述接口通信连接至所述中央处理装置；
所述热流罩罩设所述接口；
所述温度传感器设置于所述热流罩内，且耦接至所述中央处理装置；
所述电压输入装置的输出端耦接至所述接口，所述电压输入装置的控制端耦接至所述中央处理装置；
所述采样装置串联在所述电压输入装置与所述接口相耦接的通路上，且所述采样装置的采样数据输出端耦接至所述中央处理装置；
其中，所述中央处理装置用于执行以下步骤：
将目标受试芯片的目标待测工作模式的代码上载至所述目标受试芯片；所述目标受试芯片是连接在所述接口上待测试的受试芯片；所述目标待测工作模式是所述目标受试芯片的所有待测工作模式中的一种待测模式；
根据目标输入电压控制所述电压输入装置输入所述目标受试芯片的电压；所述目标输入电压是与所述目标待测工作模式相对应的待测工况包括的输入电压；
根据目标时钟频率配置所述目标受试芯片的时钟频率；所述目标时钟频率是与所述目标待测工作模式相对应的待测工况包括的时钟频率；
获取所述温度传感器采集的实时温度；所述实时温度是所述热流罩在循环加热或冷冻所述目标受试芯片时所述热流罩内的温度，且所述热流罩提供的温度的下限不高于所述目标受试芯片的所有待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度的最小值，所述热流罩提供的温度的上限不低于所述目标受试芯片的所有待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度的最大值；
在所述实时温度的值为预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置采集的通路电参数值；所述预设温度采集节点的值与目标待测工作模式相对应的待测工况包括的工作环境温度一一对应；
将所述通路电参数值换算成所述目标受试芯片的工作电流的值，并存储所述工作电流的值。
2.根据权利要求1所述的功耗测试系统，其特征在于，所述中央处理装置包括：
上位机和下位机；所述上位机与所述下位机通信连接；
所述下位机与所述接口通信连接，与所述温度传感器相耦接，与所述电压输入装置的控制端相耦接，以及与所述采样装置的采样数据输出端相耦接；
其中，所述上位机用于执行以下步骤：
获取所述目标受试芯片的所有工作模式对应的代码和所有工作模式各自对应的待测工况的参数；
将所述目标待测模式对应的代码和所述目标待测模式对应的待测工况的参数上载至所述下位机；
所述下位机用于执行以下步骤：
接收所述目标待测工作模式的代码和所述目标待测工作模式对应的待测工况的参数；
将所述目标待测工作模式的代码上载至所述目标受试芯片；
根据所述目标输入电压，控制所述电压输入装置输入所述目标受试芯片的电压；
根据所述目标时钟频率配置所述目标受试芯片的时钟频率；
获取所述温度传感器采集的所述实时温度；
在所述实时温度的值为所述预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置采集的通路电参数值；
将所述通路电参数值换算成所述目标受试芯片的工作电流的值；
将所述工作电流的值发送给上位机；
所述上位机还用于执行以下步骤：
接收所述工作电流的值，并存储所述工作电流的值。
3.根据权利要求1所述的功耗测试系统，其特征在于，所述中央处理装置包括：
存储器，其上存储有计算机程序；以及
处理器；所述处理器与所述接口通信连接，与所述温度传感器相耦接，与所述电压输入装置的控制端相耦接，以及与所述采样装置的采样数据输出端相耦接；
所述处理器用于执行所述存储器中的计算机程序，包括以下步骤：
将所述目标受试芯片的所述目标待测工作模式的代码上载至所述目标受试芯片；
根据所述目标输入电压，控制所述电压输入装置输入所述目标受试芯片的电压；
根据所述目标时钟频率配置所述目标受试芯片的时钟频率；
获取所述温度传感器采集的所述实时温度；
在所述实时温度的值为所述预设温度采集节点的值时，读取所述采样装置采集的通路电参数值；
将所述通路电参数值换算成所述目标受试芯片的工作电流的值；
将所述工作电流的值发送给所述存储器；
所述存储器还用于存储所述工作电流的值。
4.根据权利要求1所述的功耗测试系统，其特征在于，所述电压输入装置包括：DC-DC电源和数字电位器；
所述DC-DC电源的输出端通过所述采样装置耦接至所述接口；
所述DC-DC电源设置有电位输入端；
所述数字电位器的电位输出端耦接至所述DC-DC电源的电位输入端；所述数字电位器的数字信号输入端耦接至所述中央处理装置，用于响应于来自所述中央处理装置的调节指令，调节所述数字电位器的电位值，以调节所述电压输入装置的输入至所述目标受试芯片的电压。
5.根据权利要求1所述的功耗测试系统，其特征在于，所述采样装置包括：采样电阻和采样电路；
所述采样电阻串联在所述电压输入装置与所述接口相耦接的通路上；
所述采样电路包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端和所述第二输入端分别耦接至所述采样电阻的两端，所述采样电路的采样数据输出端耦接至所述中央处理装置。
6.根据权利要求1所述的功耗测试系统，其特征在于，其中，所述温度传感器设置有多个，且多个所述温度传感器均匀分布设置在所述接口的四周，多个所述温度传感器均耦接至所述中央处理装置；
所述中央处理装置用于实时获取多个所述温度传感器采集的温度值，并取多个所述温度传感器采集的温度值的均值，以确定所述实时温度。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的功耗测试系统，其特征在于，所述接口座上设置的所述接口可拆卸连接受试芯片。
8.根据权利要求7所述的功耗测试系统，其特征在于，所述接口为插槽。
9.根据权利要求1-6任意一项所述的功耗测试系统，其特征在于，所述热流罩内设置有用于覆盖受试芯片的保温材料。
10.一种芯片的功耗测试设备，其特征在于，所述功耗测试设备包括权利要求1-9任意一项所述的功耗测试系统。
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