陳洪財，張榮學(xué)，孫名偉

(1.韓山師范學(xué)院，廣東 潮州 521041;2.潮州市創(chuàng)佳電子有限公司，廣東 潮州 521000;3.汕頭市銳科電子有限公司，廣東 汕頭 515800)

0 引言

在LCD的生產(chǎn)中，電性能檢測是非常重要的一個環(huán)節(jié)。LCD作為顯示終端賦予更多的功能，添加了更多的功能器件和組件連接器，集成度大幅提高，電性能檢測變得復(fù)雜和細化。在液晶盒制造、液晶灌裝、PCB板配裝等環(huán)節(jié)需要進行多項檢測，剔除不良品［1］，以免進入下道工序造成更大損失。在LCD組裝基本完成后，組件中主插座與從插座(比如溫度傳感器、攝像頭、機頂盒等接口插座)連線也應(yīng)重點檢測，LCD組件往往根據(jù)用戶要求定制，不同的批次產(chǎn)品PCB板各不相同，不可能按照統(tǒng)一規(guī)格的檢測系統(tǒng)檢測，也不能將功能器件連接好后通過顯示效果來直觀判斷，往往通過人工方式檢測主從插座的連接性能?；谝陨系囊?，本文提出了基于FPGA的LCD組件外接功能接口快速測量系統(tǒng)，通過高性價比的FPGA收發(fā)數(shù)據(jù)判定顯示組件中各外接功能接口的連通性能(尤其是具有收發(fā)高阻態(tài)(Z)數(shù)據(jù)信息)，將存在缺陷的管腳連接信息通過顯示屏顯示出來。該測試方法單機測量耗時在1 ms以內(nèi)，可檢測LCD組件常規(guī)顯示功能，并快速、準(zhǔn)確、直觀地判斷大量外接功能接口的連通性，并將各管腳與主插座對應(yīng)連線的短線、斷線、連線具體信息顯示出來。對于LCD顯示組件廠商而言，和人工檢測效率相比可提高50倍以上，節(jié)省了人力的同時，提高了產(chǎn)品競爭能力。

1 硬件電路設(shè)計

硬件以Xilinx公司的Virtex－II系列為核心，Virtex－II是一款高性能可編程FPGA芯片。其特性為:查找表移位寄存器最多可達93184個，數(shù)字時鐘管理器模塊12個、全局時鐘多路復(fù)用緩沖器16個，內(nèi)部邏輯資源、時鐘資源豐富，編程靈活［2］;最多可使用塊存儲器為3 Mbyte，分布式存儲器可使用1.5 Mbyte，片內(nèi)存儲單元可滿足一般產(chǎn)品設(shè)計［3］。芯片的GPIO口可以識別高低電平外，更重要的是還可以設(shè)置和讀取高阻態(tài)，正是基于以上豐富的硬件資源，本文選用其作為系統(tǒng)設(shè)計的硬件平臺。

FPGA芯片根據(jù)檢測需要確定外接電阻(一般為4.7 kΩ)用于限流。檢測時，F(xiàn)PGA將檢測數(shù)據(jù)送至主插座，主插座和從插座中網(wǎng)絡(luò)名定義相同時，其引腳在PCB板中是相連的，通過從插座引腳讀取數(shù)據(jù)后，將接收到的數(shù)據(jù)與先前相應(yīng)發(fā)送出的數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)預(yù)先編程自動判定主從插座之間是否存在開路、短路等不良現(xiàn)象。圖1為一組8位連線的電路連接框架圖。圖2為主從插座之間的PCB板布線連接圖，列舉了可能出現(xiàn)的各種不良連接情況。

圖1 FPGA與檢測電路連接框架圖

圖2 主從插座之間PCB(開路、短路、連線)原理圖

2 軟件設(shè)計

2.1 軟件流程圖

軟件流程如圖3所示。

圖3 軟件流程圖

2.2 軟件主體功能描述

整個主程序主要分為3部分:1)向主插座發(fā)送數(shù)據(jù)，在從插座讀取數(shù)據(jù)，用于檢測由主插座到從插座之間的PCB是否有開路、短路、粘連等缺陷;2)向從插座發(fā)送數(shù)據(jù)，在主插座讀取數(shù)據(jù)，用于檢測由主插座到從插座之間的PCB是否有開路、短路、粘連缺陷;3)將測試的結(jié)果輸出顯示。

檢測前需要用鍵盤輸入主從插座數(shù)據(jù)線數(shù)量，例如需要檢測的數(shù)據(jù)線有8條并進行開路檢測，首先向主插座發(fā)送數(shù)據(jù)A=01H，在從插座讀取數(shù)據(jù)，如果讀取的數(shù)據(jù)為01H，則說明第一條數(shù)據(jù)線是正確的，其他線路可能正常。如果讀取的數(shù)據(jù)為000Z000Z，說明第1，4條數(shù)據(jù)線中間存在開路，也就是讀取的數(shù)據(jù)中哪一位是高阻態(tài)，那一條數(shù)連后又?jǐn)嗦返那闆r，需要進行第1條數(shù)據(jù)線以后的逐線檢測，同時需要由從插座到主插座的數(shù)據(jù)發(fā)送并做同樣的檢測。

以圖2所示的電路為例說明程序的判斷方法和編程思想:1)向主插座發(fā)送數(shù)據(jù)A=01H，則讀出的數(shù)據(jù)為0000000Z，將檢測的結(jié)果CHO_1數(shù)據(jù)線開路記錄保存;2)數(shù)據(jù)A中數(shù)據(jù)向高位進行移位變成02H，在從插座讀取數(shù)據(jù)為00H，可以判斷CHO_2線可能與其他數(shù)據(jù)線粘連，此時輸入數(shù)據(jù) ZZZZZZZ1Z，則讀出的數(shù)據(jù)為ZZZZZZ00Z，可以判斷CHO_2和 CHO_3數(shù)據(jù)線有粘連;3)數(shù)據(jù)A繼續(xù)向高位移動一位變?yōu)?4H，則讀出的數(shù)據(jù)不變，判斷的結(jié)果與3)相同;4)繼續(xù)移動數(shù)據(jù)A變?yōu)?8H，則讀出的數(shù)據(jù)為00000000，說明CHO_4數(shù)據(jù)線存在開路且與其他的數(shù)據(jù)線粘連，出現(xiàn)這種結(jié)果時判斷將變得復(fù)雜，向主插座發(fā)送數(shù)據(jù)A=ZZZZZZZ0，讀出的數(shù)據(jù)為ZZZZZZZZ，說明和CHO_1沒有粘連，逐一移動數(shù)據(jù)位0，直至到A=ZZZ0ZZZZ，讀出的數(shù)據(jù)為ZZZ00ZZZ，說明數(shù)據(jù)線CHO_4，CHO_5存在粘連，繼續(xù)移動數(shù)據(jù)A直到檢測最后一條，將檢測的結(jié)果記錄并保存;5)向高位移動數(shù)據(jù)A=10H，讀出的數(shù)據(jù)為00011000，說明數(shù)據(jù)線CHO_4和CHO_5存在粘連，繼續(xù)判斷的方法同4);6)向高位移動數(shù)據(jù)A=20H，則讀出的數(shù)據(jù)為00000000，說明向高位移動數(shù)據(jù)CHO_6存在粘連并存在斷路，繼續(xù)判斷的方法同4);7)向高位移動數(shù)據(jù)A=40H，從插座讀出的數(shù)據(jù)為01100000，可以判斷數(shù)據(jù)線CHO_7，CHO_6存在粘連，用方法4)判斷并保存檢測結(jié)果;8)向高位移動數(shù)據(jù)A=80H，讀出的數(shù)據(jù)為80H，說明數(shù)據(jù)線CHO_8正常。

由于數(shù)據(jù)線是雙向的，需要以同樣的方法進行第二次檢測和判斷，向從插座B發(fā)送數(shù)據(jù)，在主插座讀取，方法相同。綜合以上的判斷結(jié)果輸出并顯示出來。實驗證明，連接好電路后，只需要1 ms左右的時間就能做出準(zhǔn)確的判斷，和人工的檢測方法相比，可以提高準(zhǔn)確度，節(jié)約時間。

3 小結(jié)

本文論述的基于FPGA的LCD外接功能接口連通性快速測量系統(tǒng)，電路設(shè)計簡潔，開路、短路、連線測試方法簡單［4］，硬件只需要一片F(xiàn)PGA芯片和顯示電路、矩陣鍵盤，就能實現(xiàn)管腳較多的主從插座接口連通性檢測。目前，該設(shè)計方案已經(jīng)成功應(yīng)用于HSC，PIN等類型LCD組件的檢測，檢測時間都在1 ms以內(nèi)，判斷插座的管腳數(shù)可以通過鍵盤修改，連接主從插座的檢測線可用排線或飛針等，數(shù)量可以根據(jù)實際需要增減，還可以推廣到其他電路連通性檢測。

［1］左瑞娟，林麗玉，武永華.LCD或LCD TV的畫質(zhì)和色彩在線軟調(diào)整方法［J］. 電視技術(shù)，2010，34(3):38－40.

［2］許澤宇，常碧波，林偉浩.基于移位寄存器的LCM模組開路短路測試方法［J］. 現(xiàn)代顯示，2010(11):28－31.

［3］左瑞娟，武永華.液晶電視或液晶顯示器的動態(tài)γ調(diào)整方法［J］.電視技術(shù)，2010，34(11):117－119.

［4］ LING Qiang，ZHU Henian.The comparison between two photoelectric scanning methods of LCD cell gap［J］.Dalian Science and Engineering University Journal，1997，73(2):281－283.