CN110618373A

CN110618373A - 一种可重构集成电路板级自动测试系统及其设计方法

Info

Publication number: CN110618373A
Application number: CN201910850300.1A
Authority: CN
Inventors: 李璐芳; 林长青; 孙胜利; 周双喜; 喻琪超
Original assignee: Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Technical Physics of CAS
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2019-12-27

Abstract

本发明属于自动化测试技术领域，公开了一种可重构集成电路板级自动测试系统及其设计方法，ASIC采集板，与直流稳压电源、ASIC参数综合测试仪连接，用于针对不同的模数混合ASIC芯片采集相应数据；直流稳压电源，与ASIC采集板、ASIC参数综合测试仪连接，用于提供电力支持；ASIC参数综合测试仪，与ASIC采集板、直流稳压电源、测控、数据处理计算机连接，用于进行ASIC芯片性能测试；测控、数据处理计算机，与ASIC参数综合测试仪连接，用于接收下传数据进行处理同时通过上位机软件对芯片进行控制。本发明有效解决面向不同ASIC对象下处理数据方法差异到来的步骤繁琐、分析滞后问题，实现了高效率的实时处理。

Description

一种可重构集成电路板级自动测试系统及其设计方法

技术领域

本发明属于自动化测试技术领域，尤其涉及一种可重构集成电路板级自动测试系统及其设计方法。

背景技术

ASIC芯片广泛应用于消费类电子产品、工业自动化设备、航天航空装备等行业的仪器中，而以获取数据为目的的模数混合ASIC，往往含有运放、A/D、PLL、SPI等多个功能单元，测试复杂，手段有限，特别对于该类不同的模拟数字混合ASIC，在新研和升级换代时的早期测试非常重要，而现有芯片的测试平台只能对ASIC通用性能参数进行部分测试，不能对特殊的数模混合ASIC的某些特殊参数进行性能测试，如果测试这些特殊性能指标需要采用定制测试电路板采用逻辑分析仪进行人工测试，然后再进行相应的数据处理，过程繁琐，难以快速和准确有效的了解芯片级性能的优劣。

目前测试该类型ASIC芯片的方法有3种：1)目前ASIC生产线上一般采用测试机台进行测试。ASIC芯片生产完成后，在生产线产品测试机台可以进行性能参数的测试，但是生产测试机台是通用的，无法针对特殊芯片的特殊性能参数进行处理，因此导致芯片某些特殊的性能参数测试不完全，不能直观的判断芯片性能的优劣。2)针对测试台无法完成的测试项目，需要采用逻辑分析仪测试。ASIC芯片生产完成后，绘制专用测试电路板，留有测试接口，外接逻辑分析仪对ASIC输出数据进行采集，需要从电路板通过测试线与逻辑分析仪连接采集ASIC输出数据。通过逻辑分析仪采集的数据再进行人工的数据处理和分析，效率比较低，处理过程较繁琐。3)针对测试台和逻辑分析仪都无法测试的项目，需要采用系统应用电路测试。ASIC芯片生产完成后，直接应用到系统上，通过对系统的要求指标来判断芯片自身的性能指标，如果芯片性能不达标，影响系统应用，存在使用风险。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)利用现有的生产线测试机台测试ASIC芯片，无法针对特殊芯片进行处理，芯片性能参数测试不完全，不能直观的判断芯片性能的优劣。

(2)采用逻辑分析仪测试ASIC芯片，效率比较低，处理过程较繁琐。

(3)采用系统应用电路测试ASIC芯片，若芯片性能不达标，影响系统应用。

解决上述技术问题的难度：芯片测试平台只能针通用的芯片进行测试，对特殊ASIC芯片的性能参数，不能快速、有效的测试出所有性能参数结果。

解决上述技术问题的意义：

1)通过可重构的方式，兼顾不同类型的特殊ASIC芯片。

2)能够自动化处理所有性能参数。

3)大大提高测试效率。

4)确保测试数据准确性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可重构集成电路板级自动测试系统及设计方法。

本发明是这样实现的，一种可重构集成电路板级自动测试系统，所述可重构集成电路板级自动测试系统包括：

ASIC采集板，与直流稳压电源、ASIC参数综合测试仪连接，用于针对不同的模数混合ASIC芯片采集相应数据；

直流稳压电源，与ASIC采集板、ASIC参数综合测试仪连接，用于提供电力支持；

ASIC参数综合测试仪，与ASIC采集板、直流稳压电源、测控、数据处理计算机连接；用于对ASIC性能参数进行测试；

测控、数据处理计算机，与ASIC参数综合测试仪连接，用于接收下传数据同时通过上位机软件对芯片进行的控制；对采集的数据进行数据处理，同时采集数据以excel形式输出信号均值、噪声值，信噪比、输入等效噪声、有效位数参数的结果，配置液晶屏显示整个系统运行状态。

本发明的另一目的在于提供一种执行所述可重构集成电路板级自动测试系统的可重构集成电路板级自动测试方法，所述可重构集成电路板级自动测试方法包括：

第一步，直流电源加电，ASIC参数综合测试仪通电、ASIC采集板通电，外围驱动开始电路工作；根据对ASIC采集板上的设置，针对相应的ASIC芯片完成对应测试程序的可重构配置，测试程序以及测控软件运行正常；

第二步，按照测试需求，完成对ASIC前端输入信号的设置；

第三步，输入信号到ASIC芯片内部进行处理，ASIC输出的数据通过测控、处理计算机的USB数据采集接口进行采集；

第四步，对USB数据采集接口采集到的数据进行数据处理，通过上位机测控软件进行处理，得出性能参数结果，通过USB测控接口在测控、处理计算机上进行最终性能参数的显示，并且采集处理的数据以excel形式输出信号均值、噪声值，信噪比、输入等效噪声、有效位数参数。

本发明的另一目的在于提供一种所述可重构集成电路板级自动测试系统的设计方法，所述可重构集成电路板级自动测试系统的设计方法包括：

步骤一，配置参数和测试程序；

步骤二，将ASIC被测件放置于前端测试电路板中，选择合适的适配器并紧固；将前端测试电路板、参数综合测试仪和数据处理计算机按前图连接好，组成测试装置；

步骤三，测试系统上电，根据测试芯片的编号，上位机向系统发送其ID编码，4秒内通过ARM自行对FPGA进行重构，实现测试驱动时序和被测件的匹配；

步骤四，配置成功后，液晶显示屏显示匹配成功，系统自动输出测试时序，对ASIC主要性能参数进行测试，通过USB2.0接口进行数据采集和传输，液晶屏显示整个系统运行状态；

步骤五，数据处理计算机完成下传数据的接收并通过上位机软件对芯片进行控制，数据的接收主要包括对数据处理后的显示，以及原始数据保存功能；通过上位机软件进行数据处理，采集的数据以excel形式输出信号均值、噪声值，信噪比、输入等效噪声、有效位数各项参数。

进一步，所述步骤一中配置参数和测试程序具体包括：

对于不同的模数混合ASIC芯片，采用不同的测试程序，将不同的测试程序通过模块化归一到能通过综合配置参数方法进行重新综合；根据其驱动时序、A/D转换时序、接口控制时序、管脚约束文件要求，进行参数调整和测试程序综合，测试程序追加于系统的NORFLASH中；并进行ID编号，多套测试程序使用不同的ID编号以对应不同的测试对象。

进一步，通过USB2.0接口对测试过程进行人工干预。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述可重构集成电路板级自动测试系统的电子产品。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述可重构集成电路板级自动测试系统的工业自动化设备。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述可重构集成电路板级自动测试系统的航天航空装备。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明提供的相对于传统的测试设备，进行ASIC芯片性能参数测试的方案，采用ASIC专用芯片参数综合测试系统设计方案全面降低了ASIC专用芯片测试过程的复杂性、时久性，显著提高了测试的精确性、数据有效性、实时性、参数完整性等技术难点，可以满足不同ASIC的测试需求，实现在不同ASIC测试要求下的快速测试，是专用集成电路的测试更加便捷、芯片性能筛查更加精确。

本发明有效的解决了面向不同ASIC对象下处理数据方法差异到来的步骤繁琐、分析滞后等问题，实现了高效率的实时处理。

表1 本发明与现有技术对比表

	测试平台	逻辑分析仪	系统级验证	本发明
					完整度	部分参数测试	部分参数测试	部分参数测试	完全参数测试
时效性	中	慢	慢	快
					准确性	高	低	低	高
人工干预程度	中	高	中	低
					自动化程度	半自动化	半自动化	半自动化	自动化
适用范围	通用化芯片	通用化芯片	通用化芯片	特殊ASIC芯片

附图说明

图1是本发明实施例提供的可重构集成电路板级自动测试系统的设计方法流程图。

图2是本发明实施例提供的可重构集成电路板级自动测试系统的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的可重构集成电路板级自动测试系统的原理图。

图4是本发明实施例提供的人机交互测试界面(直接显示芯片参数结果)示意图。

图5是本发明实施例提供的ASIC芯片健康状态显示界面示意图。

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。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可重构集成电路板级自动测试系统及其设计方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的可重构集成电路板级自动测试系统的设计方法包括：

S101：配置参数和测试程序：对于不同的模数混合ASIC芯片，采用不同的测试程序，将不同的测试程序通过模块化归一到能通过综合配置参数方法进行重新综合，根据其驱动时序、A/D转换时序、接口控制时序、管脚约束文件要求，进行参数调整和测试程序综合，测试程序追加于系统的NOR FLASH中，并进行ID编号，多套测试程序使用不同的ID编号以对应不同的测试对象。

S102：将ASIC被测件放置于前端测试电路板中，选择合适的适配器并紧固；将前端测试电路板、参数综合测试仪和数据处理计算机按前图连接好，组成测试装置。

S103：测试系统上电，根据测试芯片的编号，上位机向系统发送其ID编码，4秒内通过ARM自行对FPGA进行重构，实现测试驱动时序和被测件的匹配。

S104：配置成功后，液晶显示屏显示匹配成功，系统自动输出测试时序，对ASIC主要性能参数进行测试，通过USB2.0接口进行数据采集和传输，液晶屏显示整个系统运行状态。

S105：数据处理计算机完成下传数据的接收并通过上位机软件对芯片进行控制，数据的接收主要包括对数据处理后的显示，以及原始数据保存等功能；通过上位机软件进行数据处理，采集的数据以excel形式输出信号均值、噪声值，信噪比、输入等效噪声、有效位数各项参数。

本发明实施例提供的于FPGA和ARM的可重构集成电路板级自动测试系统具备手动和自动切换模式，可通过USB2.0接口对测试过程进行人工干预。

如图2-图3所示，本发明实施例提供的应用基于FPGA和ARM的可重构集成电路板级自动测试系统的基于FPGA和ARM的可重构集成电路板级自动测试装置包括：

ASIC采集板：与直流稳压电源、ASIC参数综合测试仪连接，用于针对不同的模数混合ASIC芯片采集相应数据；

直流稳压电源：与ASIC采集板、ASIC参数综合测试仪连接，用于提供电力支持；

ASIC参数综合测试仪：与ASIC采集板、直流稳压电源、测控、数据处理计算机连接；用于对ASIC性能参数进行测试；

测控、数据处理计算机：与ASIC参数综合测试仪连接，用于接收下传数据同时通过上位机软件对芯片进行的控制；对采集的数据进行数据处理，同时采集数据以excel形式输出信号均值、噪声值，信噪比、输入等效噪声、有效位数等各项参数的结果，配置液晶屏显示整个系统运行状态。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1：

将各个设备按照图2所示的连接方式进行互联，工作步骤如下：

S1、直流电源加电，ASIC参数综合测试仪通电、ASIC采集板通电，外围驱动开始电路工作，根据对ASIC采集板上的设置，针对相应的ASIC芯片完成对应测试程序的可重构配置，测试程序以及测控软件运行正常。

S2、按照测试需求，完成对ASIC前端输入信号的设置。

S3、输入信号进入到ASIC芯片内部进行处理，把ASIC输出的数据通过测控、处理计算机的USB数据采集接口采集下来。

S4、对USB数据采集接口采集到的数据进行数据处理，通过上位机测控软件进行处理，得出性能参数结果，通过USB测控接口在测控、处理计算机上进行最终性能参数的显示，并且采集处理的数据以excel形式输出信号均值、噪声值，信噪比、输入等效噪声、有效位数等各项参数。

表2 基于FPGA和ARM的可重构集成电路板级自动测试系统的设计方法和装置接口说明

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

1.一种可重构集成电路板级自动测试系统，其特征在于，所述可重构集成电路板级自动测试系统包括：

2.一种执行权利要求1所述可重构集成电路板级自动测试系统的可重构集成电路板级自动测试方法，其特征在于，所述可重构集成电路板级自动测试方法包括：

第二步，按照测试需求，完成对ASIC前端输入信号的设置；

3.一种如权利要求1所述可重构集成电路板级自动测试系统的设计方法，其特征在于，所述可重构集成电路板级自动测试系统的设计方法包括：

步骤一，配置参数和测试程序；

4.如权利要求3所述的可重构集成电路板级自动测试系统的设计方法，其特征在于，所述步骤一中配置参数和测试程序具体包括：

5.如权利要求3所述的可重构集成电路板级自动测试系统的设计方法，其特征在于，通过USB2.0接口对测试过程进行人工干预。

6.一种应用权利要求1所述可重构集成电路板级自动测试系统的电子产品。

7.一种应用权利要求1所述可重构集成电路板级自动测试系统的工业自动化设备。

8.一种应用权利要求1所述可重构集成电路板级自动测试系统的航天航空装备。