发明的详细说明
在以下说明中,不详细说明对本专业的技术人员来说是众所周知的功能和结构,因为它们会以不必要的细节模糊本发明。
本发明涉及用于处理数据信号的多个数据样值的集成电路。
把视频应用方面的例子用于进一步的说明。当然,不排除其它应用中(例如计算机中)的其它应用例子。
这样的集成电路可以在图1所示的视频处理装置VCS中找到。视频处理系统VCS包括用于对表示电视影片VIDEO的MPEG信号解码的信道卫星解码器DEC_V,所述解码器为集成电路,所述电视影片包括数据信号,例如具有数据样值(例如像素)的图像I。
在作为例子给出的应用中,机顶盒被看做这样的视频处理装置的例子,所述例子不局限于这样的机顶盒或解码器。
一般地说,机顶盒还包括用于接收来自抛物面反射器的数字信号DIG_S的调谐器TUNE,所述调谐器适合于对数字信号进行解调并输出MPEG信号MPEG_S。这样的机顶盒通常与具有屏幕的电视机TV相关联,在屏幕上显示电视影片VIDEO的图像I。
应当指出,有两种主要的图像格式:称为PAL/SECAM的欧洲图像格式和称为NTSC的美国图像格式,分别规定50幅图像/秒或60幅图像/秒。
图2中说明电视影片的图像I。这种图像I包括多个像素P。这种图像I通常包括L0至LN行像素P。如本专业的技术人员众所周知的,水平同步信号HS和垂直同步信号VS分别用于确定图像I中行的开始和图像I的开始,一幅图像包括有效区Z1和无效区Z2。电视影片的图像(因而所述图像的像素)由信道卫星解码器DEC_V产生。
图3说明一种集成电路,例如信道卫星解码器DEC_V。它包括用于将输入的MPEG信号解码并产生构成所述电视影片图像的中央处理器CPU1。本专业的技术人员众所周知,所述集成电路还包括用于RGB、YC和CVBS视频格式的6个数模转换器DAC,每一个数模转换器DAC都包括一个内部时钟CLK和数据总线。
关于不同的视频格式,CVBS格式与可以记录在录像机上的图像对应,而RGB格式与可以在TV屏幕上显示的图像对应,YC格式与家庭视频图像对应。
为了在其操作环境中测试信道卫星解码器DEC_V,要计算电视影片的每一幅图像的特征,然后往后与每一幅图像的参考特征比较。所述特征最好是本专业的技术人员众所周知的CRC,也称为循环冗余校验和。
如同下述那样处理图像I的所述特征。
当图像I的第一像素由数模转换器DAC,例如与R格式对应的第一数模转换器DAC1输出时,起动图像I的特征计算。所述起动是由相关联的计数器CT执行的。在非限制性实施例中,集成电路DEC_V最好包括计数器CT,而计数器CT基于数模转换器DAC1的内部时钟CLK1和图像I的垂直同步信号VS。内部时钟CLK1确定特征计算的顺序,而垂直同步信号VS确定特征计算的开始和结束。
应当指出,垂直同步信号VS与TV屏幕大小,即720*576行对应,并且对于PAL/SECAM格式持续20ms。在VS的每一个上升沿,起动图像I的特征。然后在内部时钟CLK1的每一个时钟周期重新计算特征,并在数模转换器DAC1的每一个时钟周期输出像素。应当指出,像素是与数模转换器DAC输出的模拟信号对应的数字值。实际上,在所考虑的例子中,这意味着每一次在TV屏幕上显示所述图像I的像素时都要重新计算特征。
然后,在20ms结束时停止计算所述图像I的特征。
当另一个信号VS到达时,就是说另一幅图像I被数模转换器DAC1处理时,就计算所述第二幅图像的特征。对于电视影片VIDEO的所有图像都是如此处理。
应当指出,所述特征计算是用所有6个数模转换器DAC并行执行的,对于与数模转换器DAC对应的每一个特征最好分配10比特,这样整个特征就得到60比特。因而这60比特(而不是通常1兆字节的整幅图像I)将用于了解译码器是处于如下所述的完好状态还是故障状态。
如同下述那样,上述特征计算用来在其操作环境中测试信道卫星译码器DEC_V。
有一个也称为测试板AFTE的数据测试系统,待测试的集成电路(例如,译码器)置于测试版上。测试板包括中央处理器CPU2和运行在10MHz频率上的时钟CLK2(未示出)。
为了测试集成电路,要执行以下步骤。
不过在测试前要如以下所述那样执行学习步骤。把参考集成电路DEC_RF(也称为黄金装置)插入测试板AFTE,计算由所述集成电路DEC_RF产生的电视影片的所有图像的特征并寄存在存储器中,最好是与测试板AFTE相关联的只读存储器ROM中。通过测试板的控制器由测试板把集成电路DEC_V置于测试方式下。
然后执行测试。把待测试的集成电路DEC_V插入测试板AFTE,借助于计数器CT计算由所述集成电路产生的电视影片的所有图像的特征。应当指出,为了测试,通常由机顶盒(这里由测试板AFTE自己)产生MPEG信号MPEG_S。
为此,如图3所示,集成电路DEC_V还包括:
-特征计算块SIGN_M,它包括触发器和存储特征的存储器(触发器和存储器未示出),
-初始化输入端ENABL,它适合于输出确定集成电路是否处于测试方式的信号,并连接到特征计算块SIGN_M,
-第一时钟引脚CL,它适合于接收确定图像I的像素频率的采样时钟VCP的信号,
-第二时钟引脚TCK,它适合于接收测试板AFTE的时钟CLK2的信号,并且连接到所述测试板,
-标记TDI,它是连接到特征计算块SIGN_M和测试板的引脚,适合于起动由所述测试板读出特征的操作,
-串行输出端TDO,它适合于把特征位输出到测试板AFTE,所述串行输出端使用第一多路复用器MUX1并连接到测试板,
-第二输出端TVS,它适合于把垂直同步信号VS输出到测试板AFTE,所述第二输出使用第二多路复用器MUX2并连接到测试板,
-延迟线,它包括4个寄存器(也称为触发器)FF1至FF4和逻辑”与”门,所述触发器连接到第二时钟输入端TCK和特征计算块SIGN_M,并以采样时钟VCP的频率运行,以及
-初始化引脚INIT,它适合于接收来自延迟线的信号。
应当指出,集成电路DEC_V包括总线JTAG,后者在标准参考IEEE1149.1中作了说明。所述总线包括3个引脚TDI、TDO和TCK。
这样,为了测试集成电路DEC_V,人们应用一些标准引脚。这避免了把更多的引脚加到这样的集成电路DEC_V中。
应当指出,在引用的视频例子中,对于视频传输标准CCIR6.5.6而言,图像I的像素的采样频率VCP为27MHz。
应当指出,在通常的集成电路中存在已经使用的4个引脚TCK、TDI、TDO、TVS。只有它们的功能随测试方式的不同而变化。的确,例如在集成电路处于其操作环境的通用方式中,TVS引脚输出称为通用目的IO的另一个信号GPIO,而不是VS信号,所述串行输出端TDO输出通常测试数据输出信号。
因此,不能给测试的集成电路,例如译码器增加额外的引脚。应当指出,多路复用器MUX1和MUX2的功能是根据测试方式或集成电路通常的方式在相应的引脚TDO、TVS上输出正确信号。
当译码器DEC_V开始产生第一图像I时,就可以开始实时特征计算和比较。这些计算和比较在由译码器DEC_V自身控制的时间窗口期间持续进行。为了激活比较窗口,译码器DEC_V通过中断引脚PIOX把第一窗口信号WS发送到测试板AFTE。然后,当产生最后的图像I时,译码器DEC_V发送去激活比较窗口的第二窗口信号。第一窗口信号WS和第二窗口信号之间的称为比较时间窗口的时间可以持续10秒。
在这样的比较窗口期间,当如上所述计算了图像I的特征(就是说每20毫秒)时,集成电路DEC_V输出与第二输出TVS处理的图像I相关联的垂直同步信号VS。所述垂直同步信号VS处于图4所述的上升沿中。在每一个上升沿中,计算的特征由特征计算块SIGN_M和TCK后的两个时钟周期存储在触发器中,特征计算决SIGN_M的触发器被重新起动。最好用60个触发器来存储与6个数模转换器DAC对应的6个计算的特征的60个比特的信息。因此并行地计算6个CRC。
应当指出,借助于具有4个触发器FF1至FF4的延迟线可以获得2个时钟周期TCK的延迟。这样,延迟线允许正确起动特征计算块SIGN_M,即所述计算特征。
然后测试板AFTE借助于标记TDI读出计算的特征。所述标记设置为1。应当指出,读出计算的特征可以由测试板在任何时候(20ms内,即在垂直同步信号VS的两个上升沿范围内)执行。
当启动标记TDI时,测试板AFTE在第二个时间引脚上发送60个时钟周期,以便读出与串行输出TDO上的6个数模转换器DAC对应的计算特征,10比特用于一个特征。在串行输出上,测试板AFTE捕获60比特的特征。
应当指出,在图4的例子中,CRC0表示与第一图像I0的6个数模转换器DAC对应的串联的6个CRC。而CRC1表示与第二图像I1的6个数模转换器DAC对应的串联的6个CRC。
图5中描述了特征计算块SIGN_M。在非限制性实施例中,为了计算60比特的特征,计算模块SIGN_M包括:
-第一组60个触发器FFAi,编号为0至59(i=0,...,59),与60个”异”门和60个”与”门相关联,第一多路复用器MUXAi(i=0,...,59)与每一个第一触发器FFAi相关联。
-第二组60个触发器FFBi,编号为0至59(i=0,...,59),第二多路复用器MUXBi(i=0,...,59)与每一个第二触发器FFBi相关联。
第一组的每一个触发器FFAi通过第一时钟引脚CL由采样时钟VCP计时,而第二组的每一个触发器FFBi通过第二时钟引脚TCK由测试板AFTE的时钟CLK2计时。
如图5所示,计算模块SIGN_M被分成60个子块SBLi,i=0,...,59,每一个子块包括:
-具有其相关联的”异”门、”与”门及第一多路复用器MUXAi的第一触发器FFAi,以及
-具有相关联的第二多路复用器MUXBi的第二触发器FFBi。
在时间t,子块计算结果值NEWi(所述结果值NEWi是数据样值Pi和先前时间t-1计算的下一个子块Sbi+1的寄存器值REGi+1之间的”异”的结果)并将其存储在下一个子块SBi+1的第一触发器FFAi+1中。这样,NEWi(t)=Pi(t)XOR REGi+1(t)[1]。
子块SB4被包括在图5的例子中。
实际上,如以下所述那样处理结果值。
当初始化引脚复位时,标记TDI被设置为0,就可以根据上述公式[1]计算每一个子块SBi。在时钟引脚CL的每一个采样时钟周期VCP中,在与子块SBi对应的”异”门中输入新像素Pi。这样,结果值NEWi(t)在每一个时钟周期VCP中都变化。从而在采样时钟VCP的每一个上升沿上,结果值NEWi(t)被存储在第一触发器FFAi中,并在下一个时刻t+1用于前一个子模快Sbi-1中作为寄存器值REGi。应当指出,当初始化引脚设置为1时,结果值NEWi为空值(null)。
应当指出,最后子块SB59没有任何寄存器值REG59,而且它的结果值NEW59不同于其它结果值NEWi,因此,
REGi(t)=NEWi(t-1)=Pi(t-1)XOR REGi+1(t-1),i=0至58及
REG59(t)=P59(t-1)XOR REG0(t-1)XOR REG57(t-1)。
当对所有结果值NEWi(t)都进行了计算并存储在对应的第一触发器FFAi时,这就意味着图像I的特征计算结束。图像I计算的结束由上述垂直同步信号VS确定。
然后如上所述,测试板AFTE把标记TDI设置成1,时钟CLK2的时钟周期开始。在第一时钟周期,所有子块SBi的寄存器值REGi都通过第二多路复用器MUXBi的控制存储在第二触发器SBi中,得到存储值Bi。然后在接着的时钟周期中,存储的最后值B59在串行输出端TDO输出。这样,在下一个时钟周期,在串行输出TDO上输出存储的前一个值B58,等等,一直到把所有寄存器值Bi全部输出为止。因此,在串行输出端TDO上输出所述特征。因此,应当指出,在时钟引脚TCK上有61个时钟周期:来自垂直同步信号VS的第一个时钟周期和来自测试板AFTE(即来自时钟CLK2,如图3中所示)的接着的60个时钟周期。
应当指出,当在引脚TCK上产生第三个时钟周期(即刚刚由延迟线重新起动后的时钟周期)时,由于这些特征值已经保存在第二触发器FFBi中,前一个特征值没有被丢失,因此就可以开始计算另一个特征。这样可以通过初始化引脚INIT来将第一个触发器FFAi,在VS被插入后的2个时钟周期,初始化引脚INIT通过延迟线被设置为1。两个触发器用于初始化引脚INIT的初始化,而另外两个引脚用于复位。
应当指出,如上所述,每一次计算特征都要把所述第二次计算的特征与寄存的特征比较。由测试板AFTE通过其通用串行总线USB或通用异步接收机发射机的UART端口读出参考特征。
这样,测试板AFTE的中央处理器CPU2管理比较结果、计算返回率和故障率。为了使这些比率具有一些好的统计结果,人们最好保存其格式有故障的那些特征以及它们出现故障的次数。
应当指出,对于测试板AFTE,没有增加引脚来测试译码器DEC_V。测试板AFTE通常具有与译码器DEC_V的4个引脚TCK、TDO、TDI相关联的4个引脚。
还应当指出,参考特征存储在测试板AFTE的只读存储器ROM中,所述参考特征或者直接来自参考电路DEC_RF或者来自其中已经存储参考特征的外部PC机。所述最后的解决方案允许运行多个测试板AFTE,并避免每一次都要在测试板中插入参考电路。
这样,根据本发明,由于当译码器DEC_V在其操作环境中运行时计算图像特征,就是说,当译码器DEC_V产生电视影片时,实时地测试所述译码器。
因此译码器是在它的操作环境中测试,就好像运行在客户环境中一样,这样的客户是积分器,它把客户设备(例如机顶盒)售给广播电台。机顶盒处于视频处理装置的机壳中,并包括译码器、调谐器和LCD屏幕。这样就避免有太多的有故障的集成电路被客户退回。关于用户的质量方面,与仅仅测试所述集成电路的每个部件的逻辑电路的结构测试相比,测试集成电路功能(例如所述译码功能)的功能测试比较优越。这样,用户就知道他的完整的消费设备能否正常工作。确实,例如如果他的调谐器不能工作,其误差将影响译码器,所述译码器将输出错误特征。
本发明的另一个优点是,建议的解决方案不仅仅专用于特殊结构,例如RAMDAC,而且可以用于集成电路的其它结构。
而且,如在其操作环境中测试译码器一样,它允许把通常的存储器用于所述译码器中以其通常的数据总线频率166MHz或133MHz工作的译码应用,如本专业的技术人员众所周知的,这对于在一些其它先有技术中描述的自动测试设备ATE来说是不可能的,因为这样的ATE会承受这样高的频率。的确,如果数据总线的频率太高,在所述总线上就会出现太多的噪声,使ATE中断。
应当指出,译码器的通用存储器一般是同步动态随机存取存储器(SDRAM),用于存储数据,例如数据样值。
另一个优点是,用于测试译码器的测试板是特征计算的主要部件。它与译码器完全同步。的确,测试板究竟何时在接收的两幅图像(对于欧洲格式的50Hz在20ms内,即在比较时间窗口内)中开始特征计算,而在上述先有技术中,特征计算取决于帧缓冲区,即刷新集成电路自身的随机存取存储器RAM,也取决于它的中央处理器CPU的第i次比较速度。的确,在先有技术中图像存储在帧缓冲区,集成电路的中央处理器CPU必须在另一幅图像存入帧缓冲区之前非常快速地计算图像特征,然后擦除已处理的图像。由于中央处理器CPU也要花一些时间在下一幅图像的数据样值上,如果中央处理器CPU的速度太慢,特征将成为故障。在一些情况下,先有技术使用双帧缓冲区解决这一问题,但是这种双帧缓冲区要占据集成电路硅片的许多空间。
本发明的集成电路的第五个优点是,借助于只使用触发器的计算装置计算特征。不需要中央处理器,因而降低了译码器的功耗。不使用随机存取存储器。这避免了要占用译码器硅片上太多的空间。
第六个优点是实现本发明不需要在译码器上或测试板本身上增加额外的引脚。因此本发明可以在集成电路和现有测试板上方便地实现。
第七个优点是,,本发明的测试方法不需要如在一些其它先有技术中可见到的那样在测试板上并行使用两块集成电路。这就避免了在测试板上寻找空间的问题,所述测试板是标准化的,通常没有太多的空间。这也避免了测试板上两块集成电路的同步问题。
第八个优点是,使用特征(而不是图像本身)测试译码器可以减小用于测试的存储器。的确,不需要几兆的存储器或寄存器(一幅图像用大约1兆字节),使用几比特的存储器或寄存器就够了。
最后,如在特征计算中考虑图像的所有像素那样,图像的无效区也被测试。所述无效区与通常称为”报文”的字符对应,它出现在由TV用户看到的视觉图像上面。
显然,本发明没有局限于上述实施例,在不脱离后附的权利要求书确定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种变化和修改。在这方面下面给出几点密切的评论。
显然,本发明没有局限于上述视频应用。它可以用于视频编码器。
它可以用于使用带数字电路的系统的任何应用中。例如,它可以用于用作MPEG压缩的集成电路。在这种MPEG应用中,计数器CT基于同步引脚、时钟引脚和有效引脚,所述同步引脚、时钟引脚和有效引脚分别用于起动/停止特征读出的开始、特征位的顺序读出和确认图像I的压缩。在这种情况下,特征包括188或204个字节。计数器CT可以在集成电路的外部或内部。
另一个例子可以是用于声频应用的集成电路。在这种情况下,数据信号通常称为帧。
显然,本发明的方法没有局限于上述实现方案。
只要单一硬件能够实现几种功能,那么就有许多路径可以用来借助于硬件实现本发明方法的功能。它没有排除硬件的组合实现某种功能,因此根据本发明,可以在不修改测试集成电路的方法的情况下构成单一功能。可以用几种方式实现所述硬件,例如通过有线电子电路实现。
以下权利要求书中任何参考标志都不应该构成对权利要求书的限制。很显然,使用动词”包括”及其配合都没有排除出现任何其它步骤或在任何权利要求书中确定的单元外的单元。单元或步骤的前面的冠词”a”或”an”没有排除出现多个这样的单元或步骤。