CN111208349A - 基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置及方法，该装置包括FPGA开发板、直流稳压电源及电流表；其中，FPGA开发板，用于提供Nor Flash芯片的测试工位，设置有控制单元，所述控制单元用于发送指令时序对Nor Flash芯片进行测试以及提供时钟信号；直流稳压电源，用于Nor Flash芯片供电；电流表，用于读取Nor Flash芯片的电流；Nor Flash芯片及直流稳压电源通过FPGA开发板的走线连接于FPGA开发板上，电流表在直流稳压电源与Nor Flash芯片断路时与Nor Flash芯片串联进行测试。使用FPGA开发板，线路简单，可以避免外挂电阻以及负载电容对功耗带来的影响，测试所得的功耗值更接近芯片实际的功耗值，测试装置构造简单，测试方法简单。
Description
技术领域
本发明属于Nor Flash芯片测试技术领域，尤其涉及一种基于FPGA开发板的NorFlash芯片功耗测试装置及方法。
背景技术
Nor Flash作为一种存储Nor Flash芯片，通常作为一种程序运行和存储的工具，应用在平板电脑，车载设备，监控和机顶盒等终端设备上。随着行业的发展，Nor Flash的性能指标也越来越严苛，其中一项重要的指标就是Nor Flash的功耗。
目前测量功耗的方法有很多，大多使用的方法(以Nor Flash Nor Flash芯片读数据为例)是在Nor Flash芯片电源端外挂电阻R，记录Nor Flash芯片待机时的工作电压(即Nor Flash芯片电源电压)V1，Nor Flash芯片在读数据时的稳定电压V2，根据计算公式ICC＝(V1-V2)/R。虽然这种测试方法可以测出Nor Flash芯片在某种工作状态下的功耗。但是会带来两个问题，第一个问题是由于Nor Flash Nor Flash芯片的读功耗只有几毫安～几十毫安之间，外挂电阻R过大或者过小都将对测试值产生较大的影响。第二个问题是在记录电压V1和V2时，一般使用示波器采样，示波器探头的负载电容也会对测试结果产生较大的影响。
同时，为了更好地评估Nor Flash芯片的性能，一般需要得到Nor Flash NorFlash芯片在不同频率，不同电压，不同指令下功耗的最大值，最小值和典型值。多个影响因素使得测试难度加大，测试结果的不确定性加大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置及方法，旨在避免使用传统测试需外挂电阻、测电压差方法测试功耗所带来的误差。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置，包括FPGA开发板、直流稳压电源及电流表；其中
FPGA开发板，用于提供Nor Flash芯片的测试工位，设置有控制单元，所述控制单元用于发送指令时序对Nor Flash芯片进行测试以及提供时钟信号；
直流稳压电源，用于Nor Flash芯片供电；
电流表，用于读取Nor Flash芯片的电流；
Nor Flash芯片及直流稳压电源通过FPGA开发板的走线连接于FPGA开发板上，电流表在直流稳压电源与Nor Flash芯片断路时与Nor Flash芯片串联进行测试。
进一步地，所述控制单元由FPGA开发板上的主控芯片模块、晶振模块、电源分配供给模块、复位模块及JTAG接口模块组成，其中，主控芯片模块用于向Nor Flash发送指令；JTAG接口模块用于编译下载含有指令时序信息的比特率文件；电源分配供给模块用于FPGA开发板上的供电分配；晶振模块提供FPGA开发板各模块工作所需的频率；复位模块用于物理复位。
进一步地，所述电流表的精度为10-5mA。
进一步地，所述主控芯片模块为XC3S500E。
为实现上述目的，作为本发明的另一方面，本发明还提供了一种基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试方法，包括步骤：
基于FPGA开发板编写Verilog测试代码，所述测试代码为Nor Flash芯片待测工作模式的指令时序；
创建含有PLL分频的ISE工程，配置Nor Flash芯片的频率；
通过烧录器将指令时序写入Nor Flash芯片，以使Nor Flash芯片获得指令时序；
接入直流稳压电源，设定Nor Flash芯片的电压；
串联电流表至Nor Flash芯片的通路上，对FPGA开发板进行复位操作，稳定后获得Nor Flash芯片的功耗。
相较于现有技术，本发明所述基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试方法及装置采用上述技术方案，可以简单的测试出Nor Flash芯片在不同的工作模式和不同的变量下的功耗。使用FPGA开发板，线路简单，可以避免外挂电阻以及负载电容对功耗带来的影响，测试所得的功耗值更接近芯片实际的功耗值，测试装置构造简单，测试方法简单。
附图说明
图1是本发明基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置示意图；
图2是本发明基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试方法流程图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。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。
参照图1所示，图1是本发明基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置图，所述基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置包括：FPGA开发板、直流稳压电源及电流表；其中FPGA开发板，用于提供Nor Flash芯片的测试工位，设置有控制单元，所述控制单元用于发送指令时序对Nor Flash芯片进行测试以及提供时钟信号；直流稳压电源，用于NorFlash芯片供电；电流表，用于读取Nor Flash芯片的电流；Nor Flash芯片及直流稳压电源通过FPGA开发板的走线连接于FPGA开发板上，电流表在直流稳压电源与Nor Flash芯片断路时与Nor Flash芯片串联进行测试。
对于本申请，具体的，待测的Nor Flash芯片通过SPI测试位设置于FPGA开发板上；Nor Flash芯片由Nor Flash专用的底座构成，底座的八个引脚分别和控制单元，直流稳压电源相连。
控制单元用于发送指令对Nor Flash芯片进行测试及提供时钟信号，所述指令为Nor Flash芯片的测试工作模式的选择。
具体的，控制单元由FPGA开发板上的主控芯片模块、晶振模块、电源分配供给模块、复位模块及JTAG接口模块组成，其中，主控芯片模块负责向Nor Flash发送指令，在本实施例中采用的主控芯片为XC3S500E；JTAG接口模块负责编译下载含有相关指令信息的比特率文件；电源分配供给模块负责FPGA开发板上的供电分配；晶振模块提供FPGA开发板各模块工作所需的频率；复位模块为物理复位。
直流稳压电源用于给待测试的NOR Flash芯片提供相应的测试电压。
电流表用于读取Nor Flash芯片的电流；本发明中采用的电流表为高精度电流表，其精度可达10-5mA。在功耗测试时将直流稳压电源与Nor Flash芯片相连的线断开，将高精度的电流表串联进去，Nor Flash芯片芯片在要求的测试条件下稳定工作时，电流表的示数便为此种测试条件下的功耗。Nor Flash的功耗一般为几个毫安到几十个毫安，在进行测试时，可直接读取相应的电流值即为相应条件下的Nor Flash芯片功耗。
本发明还提供了基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试方法，结合图2，图2是本发明基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试方法流程图；其功耗测试包括步骤：
S10、基于FPGA开发板编写Verilog测试代码，所述测试代码为Nor Flash芯片待测工作模式的指令时序。
由于使用FPGA开发板，测试代码用Verilog语言进行编写，使得芯片测试的工作模式可调。
对于Nor Flash芯片来说，其读操作分为SPI Read和QPI Read，其中SPI Read又分为单I/O、双I/O、四I/O读、QPI Read为四I/O读。在本实施例中以SPI Read中单I/O读操作03H为例，在此步骤中，编写的Verilog测试代码通过编译下载，向待测的Nor Flash芯片提供单I/O的读指令时序。
S20、创建含有PLL分频的ISE工程，配置Nor Flash芯片的频率。
此步骤中，在ISE工程中使用PLL分频，使得测试变量中的频率可调至任意频率，以此设置Nor Flash芯片的不同待测频率。
在此实施例中，设定单I/O读操作的频率为f。
S30、通过烧录器将指令时序写入Nor Flash芯片，以使Nor Flash芯片获得指令时序。
加载指令时序的在Nor Flash芯片指定的待测工作模式及设定的频率下工作，所述Nor Flash芯片通过Nor Flash专用的底座设置于FPGA开发板上。
对于SPI Read中单I/O读操作，测试单I/O读操作最大功耗全片数据为55H，最小功耗为00H/FFH，典型值为66H，在此实施例设定以功耗的最大值55H为例。
S40、接入直流稳压电源，设定Nor Flash芯片的电压。
本实施例FPGA的开发板是为了对Nor Flash芯片测试布局布线，直流稳压电源直接与所需要测试的Nor Flash芯片耦接，其提供的电压是直接对Nor Flash供电，Nor Flash芯片的工作电压不会受到FPGA开发板上其他线路的影响，接入的直流稳压电源设定电压即为Nor Flash芯片的待测电压V；
S50、串联电流表至Nor Flash芯片的通路上，对FPGA开发板进行复位操作，稳定后获得Nor Flash芯片的功耗。
测试时将直流稳压电源与Nor Flash芯片相连的线断开，将高精度的电流表串联进去，调节电流表至合适量程，按下FPGA开发板上的复位键，Nor Flash芯片在要求的测试条件下稳定工作时，电流表的示数即为测试条件功耗。
本实施中，由于此时Nor Flash芯片全片数据是55H，稳定后从电流表中读取功耗值ICC即为Nor Flash芯片在频率f，电压V下的单I/O读操作下最大功耗值ICC。
本发明使用FPGA开发板，线路简单，没有额外的电阻和负载电容，将外界的影响降到最低，故而测试所得的功耗值更接近Nor Flash芯片实际的功耗值。同时，由于使用FPGA开发板，测试代码用Verilog语言进行编写，使得Nor Flash芯片测试的工作模式可调；ISE工程中使用PLL分频，使得测试变量中的频率可调至任意频率；直流稳压电源的电压可调，使得测试变量中的电压可调至精准的电压。每个变量之间的调整互相不受影响，使得NorFlash芯片在特定的工作模式，特定的电压和特定的频率下，功耗的测试值更加准确。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置，其特征在于，包括FPGA开发板、直流稳压电源及电流表；其中
FPGA开发板，用于提供Nor Flash芯片的测试工位，设置有控制单元，所述控制单元用于发送指令时序对Nor Flash芯片进行测试以及提供时钟信号；
直流稳压电源，用于Nor Flash芯片供电；
电流表，用于读取Nor Flash芯片的电流；
Nor Flash芯片及直流稳压电源通过FPGA开发板的走线连接于FPGA开发板上，电流表在直流稳压电源与Nor Flash芯片断路时与Nor Flash芯片串联进行测试。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置，其特征在于，所述控制单元由FPGA开发板上的主控芯片模块、晶振模块、电源分配供给模块、复位模块及JTAG接口模块组成，其中，主控芯片模块用于向Nor Flash发送指令；JTAG接口模块用于编译下载含有指令时序信息的比特率文件；电源分配供给模块用于FPGA开发板上的供电分配；晶振模块提供FPGA开发板各模块工作所需的频率；复位模块用于物理复位。
3.根据权利要求2所述的基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置，其特征在于，所述电流表的精度为10-5mA。
4.根据权利要求3所述的基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试装置，其特征在于，所述主控芯片模块为XC3S500E。
5.一种基于FPGA开发板的Nor Flash芯片功耗测试方法，其特征在于，包括步骤：
基于FPGA开发板编写Verilog测试代码，所述测试代码为Nor Flash芯片待测工作模式的指令时序；
创建含有PLL分频的ISE工程，配置Nor Flash芯片的频率；
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接入直流稳压电源，设定Nor Flash芯片的电压；
串联电流表至Nor Flash芯片的通路上，对FPGA开发板进行复位操作，稳定后获得NorFlash芯片的功耗。
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