CN114035031A - 一种基于数字向量测试实现模拟波形采集装置与方法 - Google Patents

一种基于数字向量测试实现模拟波形采集装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明一方面提出了一种基于数字向量测试实现模拟波形采集装置,该装置包括:系统终端,系统总线,时间生成单元,控制器单元,Edge与level存储器单元,高速连续时间测量单元,时间测量数据存储器单元,参考同步时钟单元,向量存储单元,结果存储单元,PE通道单元;本发明还提出了一种基于该装置的模拟波形采集方法,利用高速数字测试系统的数字信号比较功能实现快速的波形扫描,通过改变数字信号的比较电平与比较时间点,获取被测试波形的时间、电平信息,同时设计集成了每通道的时间测量单元,以高速时钟对被测波形进行采样,实现了粗精度的高速采集与数据分析。

Description

一种基于数字向量测试实现模拟波形采集装置与方法
技术领域
本发明属于集成电路自动测试设备技术领域,更具体地说,涉及一种基于数字向量测试实现模拟波形采集装置与方法。
背景技术
随着数字集成电路芯片的广泛应用,数字芯片使用的技术也越来越复杂,对应的芯片测试技术也向高速、多样性方向发展。通常由于数字芯片的逻辑信号高达几百兆赫兹以上,从芯片管脚到半导体测试ATE的测试通道管脚通过连接器以及PCB走线连接以后,会产生各种各样的影响,导致数字芯片的向量测试不稳定,从而影响数字芯片的测试开发效率和量产测试稳定性。
目前,在数字芯片的测试向量开发,基本使用示波器或者逻辑分析仪来测量观察数字逻辑信号。但是由于信号频率高、向量波形复杂、探头引入负载、测量仪器价格昂贵等因素,制约了数字芯片测试向量的开发效率与成本。
发明内容
为了提高的数字芯片测试向量的开发效率,同时节约测试开发成本,本发明使用软件实现波形的复现,并实现多通道的高精度逐点扫描以及多通道的粗精度快速扫描,具体地,本发明一方面提出一种基于数字向量测试实现模拟波形采集装置,该装置技术方案如下:
本发明一方面提出了一种基于数字向量测试实现模拟波形采集装置,包括:
系统终端,系统终端用于向板卡内各单元发送指令与数据以及数据分析并呈现波形;
系统总线,用于接收系统终端的指令与数据,并分发给板卡的其它单元,板卡包括:
数字向量测试主控单元,用于实现数字波形的发生与采集;
时间生成单元,用于数字向量测试中各个时序波形周期与时间沿的发生;
控制器单元,用于板卡内各个单元的通讯控制与数据交换;
Edge与level存储器单元,用于存储测试过程中预设多种时序波形Edge与数字信号
电平level;
高速连续时间测量单元,用于每通道的高速连续时间测量;
时间测量数据存储器单元,用于存储每通道的时间测量数据;
参考同步时钟单元,用于作为时间测量的参考同步时钟;采集装置还包括:
向量存储单元,用于存储数字向量测试中需要执行的向量内容;
结果存储单元,用于存储数字向量测试过程中需要的波形比较结果;
PE通道单元,用于高速的数字电平输出与比较。
进一步地,所述系统终端包括系统主控单元、用户配置单元和波形数据分析显示单元,其中,所述系统主控单元用于向板卡内各单元发送指令与数据,用户配置单元用于存储用户配置,波形数据分析显示单元用于数据分析并呈现波形。
本发明另一方面提出了一种基于上述采集装置的采集方法,包括:
步骤S1、用户配置单扫描模式与模式下配置参数,并存储于用户配置单元;
步骤S2、系统主控单元依据用户配置单元内的配置参数,判断并选择扫描模式,如果模式判定为SQPG模式,则执行步骤S3,如果模式判定为TMU模式,则执行步骤S4;
步骤S3、多通道的高精度逐点扫描,将扫描数据发送至波形数据分析显示单元;
步骤S4、多通道的粗精度快速扫描,将扫描数据发送至波形数据分析显示单元;
步骤S5、波形数据分析显示单元接收扫描数据,并处理分析数据,得到数据处理分析结果;
步骤S6、波形数据分析显示单元依据数据处理分析结果显示采集波形。
进一步地,所述配置参数包括:需要采集的通道、TMU的触发条件、扫描的cycle数、扫描的Level范围与步进、扫描的Edge范围与步进。
进一步地,所述步骤S3包括:下载配置参数中的Edge与level配置数据,存储至Edge与level存储器单元,数字向量测试主控单元执行向量运行,并回读向量执行结果,判定波形在预设Edge与Level的坐标位置,判断是否循环执行向量运行,直至执行完成后,将结果数据发送至波形数据分析显示单元,波形数据分析显示单元完成数据处理并逐点描绘波形图案,最后呈现波形。
进一步地,所述步骤S4包括:设置TMU模式触发条件执行向量运行,测试主控单元执行向量运行,触发TMU测量,将TMU测量数据存储至时间测量数据存储器,回读TMU数据,将结果数据发送至波形数据分析显示单元,波形数据分析显示单元完成数据处理并显示波形。
本方法利用高速数字测试系统的数字信号比较功能实现快速的波形扫描,通过改变数字信号的比较电平与比较时间点,获取被测试波形的时间、电平信息,从而复现被测试波形的实际图形。
本发明与现有的波形采集技术方案相对比:
1、本发明能够减少使用者需要通过外部高端仪器才能完成实际波形的抓取,降低了设备投入;
2、本发明提供了任意通道的波形抓取功能,能同时获取多个通道的波形,并实现多波形的显示比对;
3、本发明只需要通过简单设置,软件系统自动完成波形扫描,不需要额外新增硬件投入;
4、本发明针对不同波形扫描精度,提供快速TMU扫描与逐点扫描两种模式,实现快速定位从而满足使用者需求。
附图说明
图1为本发明实施例的波形采集装置组成示意图。
图2为本发明实施例的波形采集方法示意图。
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做出创造性劳动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。
本发明利用高速数字测试系统的数字信号比较功能实现快速的波形扫描,通过改变数字信号的比较电平与比较时间点,获取被测试波形的时间、电平信息,同时设计集成了每通道的时间测量单元,以高速时钟对被测波形进行采样,实现了粗精度的高速采集与数据分析。
如图1所示,本发明包含以下几个模块:
系统终端:用于执行控制软件与波形数据分析显示软件;
系统总线:用于接收系统主控指令与数据,并分发给板内其它单元;
SQPG:数字向量测试主控单元,实现数字波形的发生与采集;
Time Generator:数字向量测试中各个时序波形周期与时间沿的发生;
向量存储器:数字向量测试中需要执行的向量内容存储;
结果存储器:数字向量测试过程中需要存储的波形比较结果;
Controller: 功能板卡内各个模块的通讯控制与数据交换;
Edge与level存储器:测试过程中预设多种时序波形Edge与数字信号电平存储;
TMU:每通道的高速连续时间测量单元;
TMU存储器:每通道的时间测量数据存储器;
400MClk:时间测量的参考同步时钟;
PE通道: 高速的数字电平输出与比较单元;
本发明所述的波形采集装置,其采集方法如图2:
软件启动后根据用户配置扫描模式与模式下配置参数,主要参数包含:需要采集的通道、TMU的触发条件、扫描的周期数cycle、扫描的电平Level范围与步进、扫描的波形的时间片Edge范围与步进。
软件进行模式判断,判断结果为TMU模式或SQPG模式。
如果判断为TMU模式:则下载配置文件,执行数字向量测试,设置TMU的触发源为SQPG执行向量的事件,SQPG执行向量运行到指定的事件时发出TMU的Trigger信号,TMU开始用400MHz的参考时钟采集PE比较后的波形数据至TMU存储器,测量结束后回读TMU数据,完成数据分析并呈现波形。
如果判断为SQPG模式:则根据设置下载计算后的Edge ,Level列表,根据不同的Edge,Level循环执行测试向量,每执行一次向量,回读向量执行结果,判定波形在预设Edge与Level的坐标位置,逐点描绘波形图案,最后呈现波形。
具体地,下载配置参数中的Edge与level配置数据,存储至Edge & Level寄存器,
Time Generator通过Controller读取Edge设置,产生SQPG运行向量所需要的时序波形;同时Controller读取Level寄存器值配置到PE通道,设置SQPG运行向量所需要的驱动、比较电压。
SQPG 读取向量寄存器存储的向量,配合Time Generator产生的时序波形,综合生成芯片所需要的测试向量波形发送给PE通道;SQPG执行向量运行后,向量的比较结果发送到结果寄存器,并回读向量执行结果,判定波形在预设Edge与Level的坐标位置,判断是否循环执行向量运行,直至执行完成后,将结果数据发送至波形数据分析显示单元,波形数据分析显示单元完成数据处理并逐点描绘波形图案,最后呈现波形。
使用本发明的基于数字向量测试实现模拟波形采集装置与方法:
设备投入成本降低,由于利用现有数字信号单元实现实际波形的采集,避免了采购额外昂贵测量仪器,降低了客户的投入。
测试程序开发复杂度降低。原有测试方案在开展高速数字信号测试时,主要程序开发是调试测试向量的稳定性与准确性,在调试过程中使用外部仪器,经常会要用到多个通道的采集,不可避免的会引入外设的干扰,调试过程非常复杂;本发明利用设备本身的资源,采集实际波形,并图形化的显示多通道波形数据,使得开发流程非常简单、便捷。
测试程序开发效率提高。大部分数字向量的测试中,要得到准确、稳定的测试结果,数字信号的驱动沿与比较沿是最重要的内容,本发明集成了每通道的TMU单元,在粗调整阶段能一次获取足量的时间参数数据,大大的提高的测试程序的开发效率。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式;但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于数字向量测试实现模拟波形采集装置,其特征在于,包括:
系统终端,系统终端用于向板卡内各单元发送指令与数据以及数据分析并呈现波形;
系统总线,用于接收系统终端的指令与数据,并分发给板卡的其它单元,板卡包括:
数字向量测试主控单元,用于实现数字波形的发生与采集;
时间生成单元,用于数字向量测试中各个时序波形周期与时间沿的发生;
控制器单元,用于板卡内各个单元的通讯控制与数据交换;
Edge与level存储器单元,用于存储测试过程中预设多种时序波形Edge与数字信号电平level;
高速连续时间测量单元,用于每通道的高速连续时间测量;
时间测量数据存储器单元,用于存储每通道的时间测量数据;
参考同步时钟单元,用于作为时间测量的参考同步时钟;采集装置还包括:
向量存储单元,用于存储数字向量测试中需要执行的向量内容;
结果存储单元,用于存储数字向量测试过程中需要的波形比较结果;
PE通道单元,用于高速的数字电平输出与比较。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字向量测试实现模拟波形采集装置,其特征在于,所述系统终端包括系统主控单元、用户配置单元和波形数据分析显示单元,其中,所述系统主控单元用于向板卡内各单元发送指令与数据,用户配置单元用于存储用户配置,波形数据分析显示单元用于数据分析并呈现波形。
3.一种基于数字向量测试实现模拟波形采集方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1、用户配置单扫描模式与模式下配置参数,并存储于用户配置单元;
步骤S2、系统主控单元依据用户配置单元内的配置参数,判断并选择扫描模式,如果模式判定为SQPG模式,则执行步骤S3,如果模式判定为TMU模式,则执行步骤S4;
步骤S3、多通道的高精度逐点扫描,将扫描数据发送至波形数据分析显示单元;
步骤S4、多通道的粗精度快速扫描,将扫描数据发送至波形数据分析显示单元;
步骤S5、波形数据分析显示单元接收扫描数据,并处理分析数据,得到数据处理分析结果;
步骤S6、波形数据分析显示单元依据数据处理分析结果显示采集波形。
4.根据权利要求3所述的一种基于数字向量测试实现模拟波形采集方法,其特征在于,所述配置参数包括:需要采集的通道、TMU的触发条件、扫描的cycle数、扫描的Level范围与步进、扫描的Edge范围与步进。
5.根据权利要求4所述的一种基于数字向量测试实现模拟波形采集方法,其特征在于,所述步骤S3包括:
下载配置参数中的Edge与level配置数据,存储至Edge与level存储器单元,数字向量测试主控单元执行向量运行,并回读向量执行结果,判定波形在预设Edge与Level的坐标位置,判断是否循环执行向量运行,直至执行完成后,将结果数据发送至波形数据分析显示单元,波形数据分析显示单元完成数据处理并逐点描绘波形图案,最后呈现波形。
6.根据权利要求4所述的一种基于数字向量测试实现模拟波形采集方法,其特征在于,所述步骤S4包括:
设置TMU模式触发条件,测试主控单元执行向量运行,触发TMU测量,将TMU测量数据存储至时间测量数据存储器,回读TMU数据,将结果数据发送至波形数据分析显示单元,波形数据分析显示单元完成数据处理并显示波形。
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