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基于LabVIEW的集成电路测试分析仪

发布时间:2020-07-21 18:29:28 阅读: 来源:挤出机厂家

摘要:为满足高校实验室对数字集成芯片的测试需求,利用LabVIEW软件和单片机技术,设计实现了集成电路测试分析仪。与常见的集成电路测试仪相比,系统的特色在于依托LabVIEW强大的数据分析和图形显示功能,不仅能完成常规74系列芯片的功能测试,还提供了任意输入数据编辑和波形显示功能,有利于初学者准确掌握和深入理解芯片的逻辑功能。设计中利用SN754410设计了管脚上电电路,使用USB/串口转换电路实现上位机与控制器间通信。实验表明,系统功能测试正确,运行稳定,波形图显示直观便捷,为芯片测试和数字逻辑验证提供了有力工具。关键词:集成电路测试;LabVIEW;SN754410;USB/串口转换电路0 引言 在高校电子类专业实验教学中,数字集成电路的使用十分频繁。学生每年在实验、课程设计和课外创新等实践活动中,需要使用大量的数字集成芯片,用以完成各种实验和设计任务。每次实验用过的芯片,只要未受损坏,原则上是可以再利用的,可以节省不少的实验成本。为使芯片能够重复使用,需要有效的工具检测芯片的好坏,因为故障芯片会给电路调试造成很大的麻烦,导致时间和精力上毫无意义的浪费。一般来说,芯片故障的测试可以选择以下3种方案,即专用集成电路测试仪,功能较强,但价格较贵,不利于普及;逻辑分析仪,操作复杂,使用不便;自制集成芯片测试仪,可以依据个性化需求定制系统功能,且成本较低,利于推广。通过比较,选择第3种方案,即自制集成芯片测试仪解决实验室芯片的测试问题。 根据多年数字电路教学和实验方面的经验,学生在不熟悉芯片性能,缺乏对芯片逻辑和时序关系的感性认识的前提下,设计和调试时往往会遇到不少困难,容易挫伤学习的信心。因此,在确定集成电路测试仪功能时,要求其不仅能完成常规逻辑和时序验证功能,而且要具有简单的逻辑分析功能,学生可以自由设计激励数据,通过波形图观察相应结果。整个测试与分析过程方便、快捷、直观,学生在测试芯片的同时,可以尝试各种输入观察其逻辑时序关系,验证与自己的预期设想是否一致,加深对芯片功能和数字电路理论的理解。1 系统结构 系统由上位机和测试控制器两部分组成,结构如图1所示。上位机提供用户界面,用户在其上设置串口,输入芯片型号和封装信息,发送测试命令,查看测试结果。该界面还提供了数据编辑和波形显示功能。测试控制器接收上位机发来的配置信息,读取固化其内部的测试矢量或用户编辑的数据,完成测试任务,将结果返回给上位机。测试控制器与上位机间通过USB总线通信,有效避免了传统RS 232通信方式对上位机接口类型的限制,使系统具有更强的适用性。

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2 测试控制器设计2.1 硬件电路设计 硬件电路由单片机、通信电路和芯片接口电路组成,结构如图2所示。

2.1.1 单片机 单片机的主要任务是通信和测试控制,是测试控制器的核心部分,其性能优劣对整个系统有着至关重要的影响。对于较复杂的逻辑,尤其是时序逻辑,所需的测试矢量较多,测试时间也比较长,因而存储空间和处理速度是制约系统性能的关键因素。综合考虑成本和性能因素,选择STC12C5A60S2单片机作为控制核心。STC12C5A60S2指令代码完全兼容传统的8051,但速度快了8~10倍,内部FLASH空间达到60 KB,能很好地满足本设计的需求。

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