CN201796120U - 一种基于arm和cpld的集成芯片测试仪 - Google Patents

一种基于arm和cpld的集成芯片测试仪 Download PDF

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Abstract

一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪，涉及集成电路芯片测设技术领域。在机壳内安装有PC工控机、集成电路测试板、集成电路适配器、CPLD模块，可调电压源；集成电路测试板包括CPU控制单元、USB接口单元、逻辑数据分析处理单元；集成电路适配器包括DIP插座、I/O输出切换单元；CPLD模块包括2×20位并行端口模块与适配器电压选择模块；CPLD模块通过地址与数据总线与集成电路测试板上的CPU控制单元连接、通过数据总线与集成电路适配器DIP插座连接。测试芯片时可进行快速的处理与传输，在上位机Windows界面下可编写测试矢量。本实用新型具有操作直观、简单，携带方便的特点。

Description

一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪
技术领域
本实用新型涉及集成电路芯片测设技术领域，尤其是一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪。
背景技术
随着计算机技术在各个行业的应用不断发展与普及，相应的集成电路芯片在各种领域的技术应用也日益增多，对集成电路芯片检测设技术及其测试仪的应用也不断发展，测试需求呈多元化状态。目前，除了生产厂家与专业测试机构外，更多的是用户中专业技术人员在维护集成电路芯片时的实时测试，尤其在野外作业时；例如野外维修设备，通常需要判断电路板上数字集成芯片功能是否正确，或者识别其故障类型，以便为设备维修提供依据。过去传统意义上的单片机实现的集成电路测试虽可以满足测试要求，但运算能力较差，需要增加外围器件，并且没有数据采集功能，不能和上位机通信，不能和其它测试设备互联。在野外或者移动中工作测试极其不方便。在一些工业测控现场检测大型设备时也有类似不便。例如，从现场到机房有一定的距离，模拟信号传导且易受工业环境的干扰，数据采集会有不同程度的衰减，而单纯用由微控制器(MCU)为核心的数据采集系统时，把数据采集器置于被监测的设备处，虽然可以避免模拟信号的衰减和被干扰，但在这种数据采集系统中，A/D转换器的启动、读取数据并存入到存储器的整个过程由MCU来参与控制，由于受MCU执行指令时间的限制，采集的速率较低，难以适应信号采集与测试的需要。人们在实践中认识到ARM(Advanced RISCMachines)技术则有运算能力强，速度快等优点，而ARM内部集成了AD/DA等功能模块，I/O端口资源丰富，控制灵活，因此采用基于ARM控制芯片，CPLD的新型数字集成芯片检测仪的设计则可以达到功能更加完善、性能更加优越，满足方便检测的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的就是克服上述应用上的不便，设计一种在集成芯片测试过程中，控制在集成芯片管脚进行逻辑测试时的数据采集，又能使采集到的数据传送给上位机并在相关软件支持下比较出集成芯片好坏的新型数字集成芯片检测仪。
实现本实用新型之目的的技术解决措施如下：
一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪，包括机壳、面板，在机壳内安装有PC工控机1、集成电路测试板2、集成电路适配器3、CPLD模块4，可调电压源5；集成电路测试板2包括CPU控制单元2.1、USB接口单元2.2、逻辑数据分析处理单元2.3，集成电路适配器3包括DIP插座3.1、I/O输出切换单元3.2，CPLD模块4包括2×20位并行端口模块4.2以及适配器电压选择模块4.3；CPLD模块4通过地址与数据总线与集成电路测试板2上的CPU控制单元2.1连接、通过数据总线与集成电路适配器DIP插座3.1连接。
所述基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪的集成电路测试板2上的CPU控制单元2.1通过USB接口单元2.2与PC工控机1连接。
所述基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪的CPLD模块4中的并口扩展寄存器模块4.1与2×20位并行端口模块4.2与适配器电压选择模块4.3连接，设置端口状态和收集端口状态。
所述基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪的集成电路测试板2的主控芯片采用LPC2136ARM芯片。
所述基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪的CPLD模块4采用EPM1270T144C5芯片。
本测试仪的系统工作原理主要是CPU控制单元通过USB接口接收在上位工控机编写的测试矢量，解析成被测芯片IO激励电平，然后读取被测芯片对应IO的结果，和标准结果进行比对，并根据比对结果提示不同的错误类型。
与现有技术相比，本测试仪的优点及积极效果在于采用了ARM芯片和利用了USB接口，在CPLD的支持下，ARM有较强的运算能力，能对数据进行快速的处理和传输，满足了上位机与测试仪间的通信联系；CPLD有编程灵活、不动硬件即可扩展功能的特点，在上位机上Windows界面下编写测试矢量，操作直观、简单，携带方便，满足野外实际的操作需要。
附图说明
图1是本新型所述的电路原理框图示意图；
图2是所述CPLD模块内置电路原理框图示意图；
图3是所述集成电路测试板与适配器电路结构框图示意图；
图4是所述CPLD模块测试端口电路图部分(共有40路，每路相同)；
图5本新型所述的测试仪电路图示意图；
图6是本新型所述的测试仪实施例面板示意图；
具体实施方式
参见图1至图6给出的实施例以及示意图。一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪包括机壳、面板(图6所示)。在机壳内安装有PC工控机1、集成电路测试板2、集成电路适配器3、CPLD模块4，可调电压源5；所说的集成电路测试板2包括CPU控制单元2.1、USB接口单元2.2、逻辑数据分析处理单元2.3，集成电路适配器3包括DIP插座3.1、I/O输出切换单元3.2，CPLD模块4包括2×20位并行端口模块4.2与适配器电压选择模块4.3，CPLD模块4共有两个CPLD芯片，故端口模块总位数为20×2＝40，共有40路每路相同的CPLD模块测试端口。CPLD模块4通过8bit地址与16bit数据总线与集成电路测试板2上的CPU控制单2.1连接、通过数据总线与集成电路适配器DIP插座3.1连接。
本实施例采用CPLD与外接DIP座是通过40bit的数据总线连接。集成电路测试板2上的CPU控制单元2.1通过USB接口单元2.2与PC工控机1连接。CPLD模块4中的并口扩展寄存器模块4.1与2×20位并行端口模块4.2与适配器电压选择模块4.3连接，设置端口状态和收集端口状态。集成电路测试板2的主控芯片采用LPC2136ARM芯片。
CPLD模块4采用EPM1270T144C5芯片。工控机1即上位机把已定义的测试矢量通过USB接口发给测试板上的主控芯片LPC2136ARM，主控芯片LPC2136ARM解释成端口状态传递给CPLD，CPLD来设置端口状态和收集端口状态。检测仪与上位机的连接使用USB协议处理芯片FT245，兼容USB2.0全速运行。最后采用串口通信协议RS232串口协议，完成上位机测试矢量数据下发和端口状态数据回收功能。
本新型的工作流程是：系统开机后，首先初始化、进程调度、上位机通信进程、矢量解析进程、读写CPLD进程、异常处理进程。由于采用的CPLD模块能实现系统的控制逻辑，控制着采集通道O/I的切换、A/D转换的起/停、转换后的数据存放在存储单元的地址发生器、产生中断请求以通知主控芯片ARM读取存放在存储器中的数据，由主控芯片ARM微处理器进行快速的处理和传输。因此CPLD模块来设置端口状态和收集端口状态是非常合适的。参见图4，首先介绍端口输出功能，默认状态下，信号TPOT0和TPOT*0始终是一对反向信号，当TPOT0输出为逻辑“0”，当TPOT*0输出为逻辑“1”，TPINC0输出为逻辑“0”；当TPOT0输出为逻辑“1”，当TPOT*0输出为逻辑“0”，TPINC0输出为逻辑“1”。同时通过TPIN0可回读TPINC0状态，便于输出逻辑电平的校验。
对于端口检测功能，当设置TPOT0、TPOT*0为高阻态“Z”时，三极管T4失去控制，处于自由状态，TPIN0输即可探测输入信号逻辑状态。此外，测试电压+VT可由前端的电路调节，针对不同的逻辑IC，可以设置不同的测试电压，本测试仪设定为3.3V、5V、12V三种选择并对+VT负载进行电流监控，可有效防止失效IC造成的短路过流现象。
由于三极管T4具有较强的驱动能力，输出逻辑“1”可作为逻辑的IC的电源正极使用，输出逻辑“0”可作为逻辑的IC的电源负极使用，故连接到DIP插座上的TPINC0可设置为“Power”、“GND”、“1”、“0”、“输入探测”五种状态，能达到逻辑测试仪的基本要求。本测试仪操作过程如下：
1、下拉“测试电压选择”框选择测试电压值即3V、5V、12V三种选择；
2、下拉“芯片型号选择”框选择芯片型号；
3、将被测芯片可靠放入适配器；
4、点击“开始测试”按键；
5、等待1分钟左右，报测试结果。

Claims (5)

1.一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪，包括机壳、面板，在机壳内安装有PC工控机(1)、集成电路测试板(2)、集成电路适配器(3)、CPLD模块(4)，可调电压源(5)；所述集成电路测试板(2)包括CPU控制单元(2.1)、USB接口单元(2.2)、逻辑数据分析处理单元(2.3)，集成电路适配器(3)包括DIP插座(3.1)、I/O输出切换单元(3.2)，其特征是：所述CPLD模块(4)包括2×20位并行端口模块(4.2)以及适配器电压选择模块(4.3)；所述CPLD模块(4)通过地址与数据总线(AD总线)与集成电路测试板(2)上的CPU控制单元(2.1)连接、通过数据总线与集成电路适配器DIP插座(3.1)连接。
2.根据权利要求1所述一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪，其特征是：所述集成电路测试板(2)上的CPU控制单元(2.1)通过USB接口单元(2.2)与PC工控机(1)连接。
3.根据权利要求1所述一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪，其特征是：所述CPLD模块(4)中的并口扩展寄存器模块(4.1)与2×20位并行端口模块(4.2)与适配器电压选择模块(4.3)连接，设置端口状态和收集端口状态。
4.根据权利要求1所述一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪，其特征是：所述集成电路测试板(2)的主控芯片采用LPC2136ARM芯片。
5.根据权利要求1所述一种基于ARM和CPLD的集成芯片测试仪，其特征是：所述CPLD模块(4)采用EPM1270T144C5芯片。
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