CN114355174B - 一种进位链延时测量校准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种进位链延时测量校准方法及装置，包括：在设定和校验温度后，通过可调延时单元接收输入信号，形成延时信号；通过延时进位链单元接收所述延时信号，利用所述延时进位链单元内部的n个延时单元逐一对所述延时信号进行延时；通过控制单元调整所述可调延时单元的延时时长，并对所述延时进位链单元内的n个抽头在采样时刻点进行采样，并通过采样结果获取任一所述延时单元的延时时长。本发明所述的方法将传统的样本统计学的方式转换为可调延时单元的延时时长计算，在可调延时单元精度足够的前提下，能够有效提升进位链延时测量校准精度和测量速度。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路自动化测试装备技术领域，尤其涉及一种提高进位链延时精度的方法及装置。
背景技术
在集成电路自动化测试装备中，TMU时间测量单元、DIO数字通道单元等诸多功能都需要精准时间测量和精准时间控制技术。采用FPGA内部延时进位链来实现精准时间测量或控制是最常规的技术手段，然而因FPGA芯片内的进位链延时参数是范围指标，每颗芯片的延时参数不一致，同一颗芯片的不同进位链延时也不一致，同一颗芯片的同一个进位链的延时也会随温度变化而变化，且FPGA内部不同进位链级联过程的布线走线差异也会影响时间测量和控制精度，这就导致采用FPGA进位链技术方案的时间测量单元或时间控制单元的精度较低且一致性较差。如何对功能设计中使用的进位链延时进行精确测量并在应用中加以校准是至关重要的。
传统的校准方法是向一串首尾相连的进位链中输入大样本随机时间脉冲，然后统计脉冲边沿落入各进位链中的概率，采用大样本统计学的方式计算出各进位链的精确时间（码密度校准法），该方法采用的是统计学方法，其校准精度取决于样本大小，因此高精度校准需要输入和测量的样本非常大，校准时间较长。且该方法只能统计出一串进位链中各进位链延时所占的比例，通过进位链总延时乘以该进位链所占比例来计算出该进位链延时，其延时精度受进位链总延时测量进度影响。
总之，现有的FPGA内进位链延时精度低且校准时间长。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供一种进位链延时测量校准方法及装置，能够至少解决现有技术中的一个技术问题。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：
一种进位链延时测量校准方法，包括：
在设定和校验温度后，通过可调延时单元接收下边沿信号，形成延时信号；
通过延时进位链单元接收所述延时信号，利用所述延时进位链单元内部的n个延时单元逐一对所述延时信号进行延时；
通过控制单元逐步增量调整所述可调延时单元的延时时长，并对所述延时进位链单元内的n个抽头在采样时刻点进行采样；
根据第n个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长以及第n-1个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长，获取第n个延时单元的延时时长。
所述“根据第n个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长以及第n-1个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长，获取第n个延时单元的延时时长”的步骤，包括：
将所述延时进位链单元内的n个抽头的触发器采样值均为0时，作为初始状态；
逐步增量调整所述可调延时单元的延时时长：
当，所述延时进位链单元内的第n个抽头的触发器采样值为1，其他抽头采样为0时，记录所述可调延时单元的延时时长为x；
当，所述延时进位链单元内的第n-1个抽头和第n个抽头的触发器采样值均为1，其他抽头采用为0时，记录所述可调延时单元的延时时长为y；
则在所述设定温度下所述延时进位链单元内部的第n个延时单元的延时时长为：
tn=y-x；n为正整数，且n≥2。
“对所述延时进位链单元内的n个抽头在采样时刻点进行采样”，包括：
通过控制单元发出时钟信号与触发信号；
利用所述时钟信号的边沿信号作为采样时刻点，控制所述延时进位链单元内的n个触发器同时触发。
所述获取“设定并校验温度”的步骤，包括：
通过温度控制单元设置并调整所述延时进位链单元所在位置的温度；
利用温度检测单元采集所述延时进位链单元所在位置的温度，用于检验真实环境温度和设定温度项匹配；
所述温度控制单元和温度检测单元确保所述延时进位链单元以及n个所述抽头触发器在采集时处于所述设定温度。
延时信号延时信号延时信号
所述的一种进位链延时测量校准方法，还包括：任一所述延时单元对应的延时时长的存储过程；
通过所述控制单元采集所述延时进位链单元内部的第n个延时单元的延时时长以及当前的所述设定温度；
将所述第n个延时单元的延时时长以及当前的所述设定温度信息发送至校准数据存储单元中。
一种进位链延时测量校准装置，包括：
控制单元，用于生成触发信号和时钟信号；
可调延时单元，接收输入信号，用于对所述输入信号进行延时，形成延时信号；
延时进位链单元，与所述可调延时单元电性连接，用于接收所述延时信号；
测量计算单元，与所述延时进位链单元电性连接，用于通过如上所述的进位链延时测量校准方法对所述延时进位链单元中任一延时单元的延时时间进行测量；
所述控制单元与所述可调延时单元电性连接，用于调整所述可调延时单元的延时时长。
所述的一种进位链延时测量校准装置，还包括：温度控制模块；
所述温度控制模块，与所述控制单元电性连接，用于通过所述控制单元控制所述温度控制模块进行升/降温，从而在设定温度下获取任一所述延时单元的延时时间。
所述温度控制模块，包括：
温度检测单元，与所述控制单元电性连接，用于采集所述延时进位链单元的工作环境温度；
温度控制单元，与所述控制单元电性连接，用于根据所述控制单元的指令进行升/降温直至达到所述设定温度。
所述的一种进位链延时测量校准装置，还包括，数据存储单元；
所述数据存储单元，与所述控制单元电性连接，用于存储所述设定温度数据以及任一所述延时单元的延时时间数据。
一种ATE测试装置，包括：
存储介质，用于存储计算机程序；
处理单元，与所述存储介质进行数据交换，用于在进行进位链延时测量校准时，通过所述处理单元执行所述计算机程序，进行如上所述的进位链延时测量校准方法的步骤。
有益效果：
本发明所述的方法通过可调延时单元对输入信号进行延时，形成延时信号；再通过延时进位链单元接收所述延时信号，利用所述延时进位链单元内部的n个延时单元逐一对所述延时信号进行延时；最后，调整所述可调延时单元的延时时长，并对所述延时进位链单元内的n个抽头在采样时刻点同时采样，利用采样结果获取任一所述延时单元的延时时长；本发明所述的方法将传统的样本统计学的方式转换为可调延时单元的延时时长计算，在可调延时单元精度足够的前提下，能够有效提升进位链延时测量校准精度；同时，由于不再通过样本统计的方式，而是在相应设定温度下，调整可调延时单元的延时时长覆盖延时链时长即可，单温度下校准过程可在1ms内完成，大大提升了校准速度；
本发明所述的装置，通过可调延时单元输出延时信号；延时进位链单元接收所述延时信号；测量计算单元与所述延时进位链单元电性连接，通过如上所述的进位链延时测量校准方法对所述延时进位链单元中任一延时单元的延时时间进行测量；本发明所述的装置具有组成结构简单，测量精度高，测量速度快的优点。
附图说明
图1为本发明所述装置的原理框图；
图2为本发明所述装置的结构框图；
图3为本发明所述方法的流程图；
图4为本发明所述方法的第一次采样时的时序图；
图5为本发明所述方法的第二次采样时的时序图；
图6为本发明所述方法的第三次采样时的时序图；
其中，100.控制单元；200. 可调延时单元；300. 延时进位链单元；400. 测量计算单元；500. 温度检测单元；600. 温度控制单元；700. 数据存储单元。
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。
本发明提供一种实施例：
如图1-2，一种进位链延时测量校准装置，包括：控制单元100、可调延时单元200、延时进位链单元300以及测量计算单元400；其中，控制单元100用于生成触发信号和时钟信号；可调延时单元200接收输入信号，能够对所述输入信号进行延时，形成延时信号；延时进位链单元300与所述可调延时单元200电性连接，能够接收所述延时信号；所述控制单元100与所述可调延时单元200电性连接，能够调整所述可调延时单元200的延时时长；测量计算单元400与所述延时进位链单元300电性连接，能够对所述延时进位链单元300中任一延时单元的延时时间进行测量；
优选的，上述的可调延时单元200是延时精度达到指定延时精度要求的延时器件；而根据不同的延时精度要求，可以选择不同的可调延时单元200；在一个具体的实施例中，例如在芯片测试领域，可调延时单元200可以是高精度微小延时单元，调节精度高，且每次可调节的延时时间单元（或时间颗粒）小，一般需要远小于延时进位链单元300的延时单元延时，具体的比延时单元的延时小的越多越好，具体，当延时进位链单元300中的每个延时单元的延时是1ns(纳秒)，则可调延时单元200每次可调节的延时时间单元例如可以为0.1ns，或者0.01ns，0.001ns等等，具体的从精度方面考虑，越小越好。可调延时单元200可以如FPGA芯片内的IODELAY，其延时精度可达5ps（皮秒）；也可以是外部微小延时单元芯片，如HMC911,其延时精度可达0.1ps。
由于进位链延时测量校准与温度息息相关，所以，上述的进位链延时测量校准装置，还包括：温度控制模块；该温度控制模块与所述控制单元100电性连接，可通过所述控制单元100控制所述温度控制模块进行升/降温，从而在设定温度下获取任一所述延时单元的延时时间；
具体的，所述温度控制模块，可包括：温度检测单元500以及温度控制单元600；其中，控制单元100（如图1中的进位链延时测量与校准控制单元）设定温度；温度检测单元500，与所述控制单元100电性连接，采集所述延时进位链单元300的工作环境温度；温度控制单元600与所述控制单元100电性连接，能够根据所述控制单元100的指令进行升/降温直至达到所述设定温度。
优选的，所述的控制单元100可在FPGA内由逻辑单元实现，逻辑单元按照预设的校准控制流程自动执行，直至校准完成。
为了存储所测得的设定温度数据以及所述延时单元的延时时间数据，上述的进位链延时测量校准装置，还包括：数据存储单元700；该所述数据存储单元700与所述控制单元100电性连接，能够存储所述设定温度数据以及任一所述延时单元的延时时间数据，便于后续的读取。
本实施例中所述的装置，在设定和校验温度后，通过可调延时单元接收输入信号，再利用延时进位链单元内部的n个延时单元逐一对所述延时信号进行延时，通过调整可调延时单元的延时时长，所述延时进位链单元内的n个抽头在采样时刻点进行采样，再通过采样的结果获取任一所述延时单元的延时时长；并存储任一所述延时单元对应的延时时长。
为了实现“通过采样结果获取任一所述延时单元的延时时长”，本发明提供另外一种实施例：如图3，一种进位链延时测量校准方法，包括：在设定并检验温度后，通过可调延时单元接收下边沿信号，形成延时信号；通过延时进位链单元接收所述延时信号，利用所述延时进位链单元内部的n个延时单元逐一对所述延时信号进行延时；通过控制单元逐步增量调整所述可调延时单元的延时时长，并对所述延时进位链单元内的n个抽头在采样时刻点同时进行采样；根据第n个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长以及第n-1个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长，获取第n个延时单元的延时时长；n≥2；
在具体工作中，将所述延时进位链单元内的n个抽头的触发器采样值均为0时，作为初始状态；逐步增量调整所述可调延时单元的延时时长：当，所述延时进位链单元内的第n个抽头的触发器采样值为1，其他抽头采样为0时，记录所述可调延时单元的延时时长为x；当，所述延时进位链单元内的第n-1个抽头和第n个抽头的触发器采样值均为1，其他抽头采用为0时，记录所述可调延时单元的延时时长为y；则在所述设定温度下所述延时进位链单元内部的第n个延时单元的延时时长为：
tn=y-x；n为正整数，且n≥2。
举例：调整所述可调延时单元的延时时长，使所述延时进位链单元内的n个抽头的触发器在采样时刻的采样值均为0；然后增量调整可调延时单元的延时时长；当，所述延时进位链单元内的第n个抽头的触发器采样值为1，其他抽头采样为0时，记录所述可调延时单元的延时时长为x；继续增量调整可调延时单元的延时时长；当，所述延时进位链单元内的第n-1个抽头和第n个抽头的触发器采样值均为1，其他抽头采用为0时，所述可调延时单元的延时时长为y；则在所述设定温度下所述延时进位链单元内部的第n个延时单元的延时时长为：tn=y-x；n为正整数，且n≥2；在进行校准的过程中，需逆序校准所述延时进位链单元内的延时单元，如先校准第n个延时单元，再校准第n-1个延时单元，以此类推；
而在本申请的采样过程中，需通过控制单元发出时钟信号与触发信号；利用所述时钟信号的边沿信号作为采样时刻点，控制所述延时进位链单元内的n个触发器同时触发。
所述获取“设定并校验温度”的步骤，包括：通过温度控制单元设置并调整所述延时进位链单元所在位置的温度；利用温度检测单元采集所述延时进位链单元所在位置的温度，检验真实环境温度和设定温度项匹配；所述温度控制单元和温度检测单元确保所述延时进位链单元以及n个所述抽头触发器在采集时处于所述设定温度。在对任一所述延时单元对应的延时时长的进行存储的过程中，包括：通过所述控制单元采集所述延时进位链单元内部的第n个延时单元的延时时长以及当前的所述设定温度；将所述第n个延时单元的延时时长以及当前的所述设定温度信息发送至校准数据存储单元中。
下面本发明以具体实施例的方式对本发明所述的方法进行进一步的说明。
具体实施例I：
通过本申请所述的装置进行进位链延时测量校准，采用FPGA芯片内的IODELAY作为可调延时单元200；控制单元100可以通过边沿信号生成单元生成边沿信号，如下降沿信号，发送至可调延时单元200的输入端；控制单元100通过延时控制单元调整可调延时单元200的延时时长；同时，控制单元100通过采样控制单元生成时钟信号与触发信号，并将时钟信号与触发信号输送至延时进位链单元300；测量计算单元400与触发器连接后，在采样时刻，采集触发器的触发情况；该采样时刻可以为边沿信号，如上升沿信号。
通过控制可调延时单元200的延时时长，以最小延时单位逐步增加延时，直至延时进位链单元300中第n个抽头的触发器采样值1，其他抽头触发器采样值为0，记录可调延时单元200的延时数据x；通过控制可调延时单元200的延时时长，以最小延时单位逐步增加延时，直至延时进位链单元300中第n-1个抽头和第n个抽头的触发器采样值均为1，其他进位链抽头触发器采样值为0，记录微小延时数据y，此时可以计算出延时进位链单元300中第n个延时单元的延时时间为y-x；控制可调延时单元200，继续以最小延时单位逐步增加延时，直至测量出所有延时单元的延时数据；
然后，通过温度控制单元和温度测量单元调整延时进位链单元300的温度，重复上述步骤，得到不同温度下的各延时单元的延时数据；最后，将不同温暖下的各延时单元的延时时间存储到校准数据存储单元中，完成延时测量校准过程。
具体的，在实际使用时可调延时单元200可以称为高精度微小延时单元，其延时称为：微小延时单元延时；如图4，第一次采样时没有延时单元被触发，可作为校准的初始状态；继续调节可调延时单元200的延时时长，如图5，第二次采样时第5个延时单元被触发，所以，记录此时可调延时单元200的延时时长x；继续调节可调延时单元200的延时时长，在如图6的第次三采样时，触发器4和触发器5均被触发；此时，此时可调延时单元200的延时时长为y；那么第5个延时单元的延时时间为：t5=y-x；然后，继续调节可调延时单元200的延时时长，同样的方式，依次得出第4个延时单元的延时时长、第3个延时单元的延时时长，直至全部测量。
本发明还提供一种实施例：
一种ATE测试装置，包括：存储介质和处理单元；其中，存储介质用于存储计算机程序；处理单元与所述存储介质进行数据交换，用于在进行进位链延时测量校准时，通过所述处理单元执行所述计算机程序，进行如上所述的进位链延时测量校准方法的步骤。
上述的ATE测试装置中，存储介质优选为，移动硬盘或固态硬盘或U盘等存储设备；处理单元，优选为CPU，与所述存储介质进行数据交换，用于在进行进位链延时测量校准时，通过所述处理单元执行所述计算机程序，进行如上所述的进位链延时测量校准方法的步骤。
上述CPU可以根据存储在存储介质中的程序执行各种适当的动作和处理。所述ATE测试装置还可以包括以下外设，包括键盘、鼠标等的输入部分，也可以包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分；特别地，根据本发明公开的实施例，如图3中任一描述的过程均可以被实现为计算机软件程序。
本发明提供的一种实施例，包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行如图3中任一所述流程图所示的方法的程序代码。该计算机程序可以从网络上被下载和安装。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。
本发明提供还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序；所述计算机程序在运行时，执行如上所述的进位链延时测量校准方法的步骤。在本发明中，计算机可读的存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
以上仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易变化或替换，都属于本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种进位链延时测量校准方法，其特征在于，包括：
在设定并检验温度后，通过可调延时单元接收下边沿信号，形成延时信号；
通过延时进位链单元接收所述延时信号，利用所述延时进位链单元内部的n个延时单元逐一对所述延时信号进行延时；
通过控制单元逐步增量调整所述可调延时单元的延时时长，并对所述延时进位链单元内的n个抽头在采样时刻点同时进行采样；
根据第n个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长以及第n-1个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长，获取第n个延时单元的延时时长；n≥2。
2.根据权利要求1所述的一种进位链延时测量校准方法，其特征在于，“根据第n个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长以及第n-1个抽头触发器采样值发生变化时的可调延时单元的延时时长，获取第n个延时单元的延时时长”的步骤，包括：
将所述延时进位链单元内的n个抽头的触发器采样值均为0时，作为初始状态；
逐步增量调整所述可调延时单元的延时时长：
当，所述延时进位链单元内的第n个抽头的触发器采样值为1，其他抽头采样为0时，记录所述可调延时单元的延时时长为x；
当，所述延时进位链单元内的第n-1个抽头和第n个抽头的触发器采样值均为1，其他抽头采用为0时，记录所述可调延时单元的延时时长为y；
则在所述设定温度下所述延时进位链单元内部的第n个延时单元的延时时长为：tn=y-x。
3.根据权利要求1所述的一种进位链延时测量校准方法，其特征在于，“对所述延时进位链单元内的n个抽头在采样时刻点进行采样”，包括：
通过控制单元发出时钟信号与触发信号；
利用所述时钟信号的边沿信号作为采样时刻点，控制所述延时进位链单元内的n个触发器同时触发。
4.根据权利要求1或2所述的一种进位链延时测量校准方法，其特征在于，所述 “设定并校验温度”的步骤，包括：
通过温度控制单元设置并调整所述延时进位链单元所在位置的温度；
利用温度检测单元采集所述延时进位链单元所在位置的温度，用于检验真实环境温度和设定温度项匹配；
所述温度控制单元和温度检测单元确保所述延时进位链单元以及n个所述抽头触发器在采集时处于所述设定温度。
5.根据权利要求1所述的一种进位链延时测量校准方法，其特征在于，还包括：任一所述延时单元对应的延时时长的存储过程；
通过所述控制单元采集所述延时进位链单元内部的第n个延时单元的延时时长以及当前的所述设定温度；
将所述第n个延时单元的延时时长以及当前的所述设定温度信息发送至校准数据存储单元中。
6.一种进位链延时测量校准装置，其特征在于，包括：
控制单元，用于生成触发信号和时钟信号；
可调延时单元，接收输入信号，用于对所述输入信号进行延时，形成延时信号；
延时进位链单元，与所述可调延时单元电性连接，用于接收所述延时信号；
测量计算单元，与所述延时进位链单元电性连接，用于通过如权利要求1-4任一权利要求所述的进位链延时测量校准方法对所述延时进位链单元中任一延时单元的延时时间进行测量；
所述控制单元与所述可调延时单元电性连接，用于调整所述可调延时单元的延时时长。
7.根据权利要求6所述的一种进位链延时测量校准装置，其特征在于，还包括：温度控制模块；所述温度控制模块，与所述控制单元电性连接，用于通过所述控制单元控制所述温度控制模块进行升/降温，从而在设定温度下获取任一所述延时单元的延时时间。
8.根据权利要求7所述的一种进位链延时测量校准装置，其特征在于，所述温度控制模块，包括：
温度检测单元，与所述控制单元电性连接，用于采集所述延时进位链单元的工作环境温度；
温度控制单元，与所述控制单元电性连接，用于根据所述控制单元的指令进行升/降温直至达到所述设定温度。
9.根据权利要求7所述的一种进位链延时测量校准装置，其特征在于，还包括，数据存储单元；
所述数据存储单元，与所述控制单元电性连接，用于存储所述设定温度数据以及任一所述延时单元的延时时间数据。
10.一种ATE测试装置，其特征在于，包括：
存储介质，用于存储计算机程序；
处理单元，与所述存储介质进行数据交换，用于在进行进位链延时测量校准时，通过所述处理单元执行所述计算机程序，进行如权利要求1-5中任一权利要求所述的进位链延时测量校准方法的步骤。
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