張建文

摘 要：為了豐富數(shù)字集成電路測試系統(tǒng)功能，實現(xiàn)上位機數(shù)據(jù)獨立傳送，本文采用ARM控制器，設(shè)計一套數(shù)字集成電路測試系統(tǒng)。首先，對ARM處理器進行簡要概述，其次，明確設(shè)計目標(biāo)，提出系統(tǒng)設(shè)計方案，最后，制定系統(tǒng)調(diào)試步驟，并對其調(diào)試結(jié)果做出分析。調(diào)試結(jié)果表明：本文提出的數(shù)字集成電流測試系統(tǒng)設(shè)計方案滿足設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：ARM；數(shù)字集成電路測試；軟件架構(gòu)

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)志碼：A

近年來，數(shù)字集成電路逐漸融入人們的日常生活中，無論是農(nóng)業(yè)、工業(yè)，還是服務(wù)業(yè)等，均離不開數(shù)字集成電路。目前，集成電路與我國國防建設(shè)、國民經(jīng)濟發(fā)展建立密切關(guān)系。為了保證國防建設(shè)與時俱進，提高國民經(jīng)濟發(fā)展速度，必須將數(shù)字集成電路作為重點研究對象，而ARM處理器是當(dāng)前應(yīng)用開發(fā)比較火熱的技術(shù)，其在單片機基礎(chǔ)上增加了很多功能，本文將采用該項技術(shù)，設(shè)計一套測試系統(tǒng)。

1 ARM處理器簡介

ARM處理器產(chǎn)品系列有很多，包括ARM9E、ARM10E、Cortex等。ARM體系結(jié)構(gòu)特征如下：

（1）寄存器較多，可根據(jù)開發(fā)人員需求，應(yīng)用于多個領(lǐng)域。

（2）體系結(jié)構(gòu)由兩部分構(gòu)成，分別是store、Load。

（3）支持多寄存器指令運行，包括store指令、Load指令。

（4）具備單時鐘周期運行，按照單條操作命令執(zhí)行任務(wù)。

（5）支持指令集的擴散，在編程模式中添加了數(shù)據(jù)類型和寄存器。

2 基于ARM的數(shù)字集成電路測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 設(shè)計目標(biāo)

本次研究將選取ARM作為核心處理器，設(shè)計一套數(shù)字集成電路測試系統(tǒng)，支持32管腳同時測試，保證其測量深度達到2M，測試頻率在20M左右。

2.2 設(shè)計方案

本次研究采用軟件開發(fā)工具為Visual Studio 2008，數(shù)據(jù)存儲與用戶信息設(shè)置采用的工具為SQL Server2008，ARM程序的開發(fā)與調(diào)試選取的工具為keill軟件，并通過USB口驅(qū)動程序。如圖1所示為測試系統(tǒng)軟件總體架構(gòu)設(shè)計。

2.2.1 上位機軟件層

該層次位于整個系統(tǒng)的最上端，與用戶直接接觸。用戶可以根據(jù)自身需求，設(shè)置測試項目信息、群組信息、個人信息等內(nèi)容。除此之外，上位機層支持測試結(jié)果的展示，使用上位機即可查看測試結(jié)果。

2.2.2 USB 驅(qū)動層

該層次位于整個系統(tǒng)的中間部分，主要用于驅(qū)動函數(shù)，構(gòu)建上位機層與ARM層之間的通信連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)解析與編排，作為整個測試系統(tǒng)的運行的紐帶。

2.2.3 ARM 程序?qū)?/p>

該層次位于整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最下端，是整個系統(tǒng)運行的核心控制器，支持多個測試版同時運行程序，通過程序編寫，分別對各個控制板進行程序控制，從而達到預(yù)期目的。

關(guān)于系統(tǒng)軟件流程設(shè)計如下：

本次研究選取ARM作為核心控制器，通過編寫程序?qū)Ω鱾€模塊進行實時控制，利用USB總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送，使其從上位機傳輸至ARM中。在其基礎(chǔ)上，利用ARM處理器將數(shù)據(jù)發(fā)送到擴展板上，或者將其發(fā)送至DTB板、TFB板，最后對交流參數(shù)、直流參數(shù)、多項功能進行測試，并對其測試結(jié)果進行分析。系統(tǒng)軟件流程設(shè)計如下：

第一步：打開測試工程；

第二步：判斷工程是否存在，如果存在，則執(zhí)行第四步，反之，執(zhí)行第三步；

第三步：構(gòu)建新的測試工程；

第四步：判斷USB總線連接是否存在問題，如果存在問題，則執(zhí)行第五步，反之，跳轉(zhuǎn)到第六步；

第五步：構(gòu)建USB總線連接；

第六步：測試系統(tǒng)初始化處理；

第七步：下載工程參數(shù)；

第八步：運行程序；

第九步：芯片測試；

第十步：返回測試結(jié)果；

第十一步：判斷測試是否停止，如果已經(jīng)停止，反之，返回第九步；

第十二步：停止測試。

關(guān)于上位機軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計：

該部分設(shè)計同樣分為3個層次，分別是表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。

（1）表示層設(shè)計

該層次的作用主要在于為用戶提供結(jié)果展示界面，該層次位于上位機軟件的最上層，與用戶直接接觸，用戶可以根據(jù)自身需求，通過參數(shù)設(shè)置與程序運行，從而獲取數(shù)據(jù)結(jié)果。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層

該層次主要用于業(yè)務(wù)邏輯處理，通過數(shù)據(jù)計算，體現(xiàn)業(yè)務(wù)價值。此次設(shè)計將其設(shè)置在表示層與數(shù)據(jù)訪問層的中間，在兩者之間建立連接，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)交流。該層次是抽象出來的類，除了需要對數(shù)據(jù)進行驗證，判斷其合理性以外，還需要對其操作步驟的完整性進行探究，為用戶層提供數(shù)據(jù)調(diào)用工具。

（3）數(shù)據(jù)訪問層

該層次主要用于數(shù)據(jù)操作，根據(jù)實際需求，采取數(shù)據(jù)修改、刪除、添加、查找和更新等多項操作。主要負責(zé)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問，對XML文檔、文本文檔、二進制文檔的調(diào)整與控制。本次設(shè)計將其設(shè)計為數(shù)據(jù)庫操作類，為業(yè)務(wù)層提供數(shù)據(jù)資源。

3 系統(tǒng)調(diào)試步驟與結(jié)果分析

為了驗證本文提出的測試系統(tǒng)設(shè)計方案滿足相關(guān)需求，本文將對該系統(tǒng)進行調(diào)試，經(jīng)過調(diào)試，使其達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

此次調(diào)試選取的調(diào)試環(huán)境為Windows 7，并安裝keill軟件。調(diào)試步驟如下：

第一步：運行ARM程序，測試系統(tǒng)功能，并分析數(shù)據(jù)結(jié)果。將測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進行對比分析，判斷其是否在誤差允許范圍之內(nèi)，如果在該范圍內(nèi)，則通過，無需調(diào)整，如果不在該范圍內(nèi)，需要重新設(shè)置參數(shù)，再次調(diào)試。

第二步：調(diào)試USB驅(qū)動層。利用USB，在上位機層與ARM層之間建立連接。在上位機層發(fā)出控制命令，根據(jù)命令內(nèi)容在ARM層編寫程序內(nèi)容，通過觀察程序執(zhí)行結(jié)果，檢驗上位機是否有相應(yīng)結(jié)果出現(xiàn)，從而判斷USB是否連接正確，起到預(yù)期作用，如果異常，重新調(diào)試。

第三步：調(diào)試上位機層。該層次主要用于控制與結(jié)果驗收。以此，對其的調(diào)試方法為下達控制命令，在ARM層中檢驗是否接受到命令信息，另外，在USB層無誤的情況下，檢驗程序運行結(jié)果是否可以在該層次顯示，如果均無誤，則不用再次調(diào)試，反之，再次調(diào)試。

調(diào)試結(jié)果見表1。

結(jié)語

本文選取ARM作為核心控制器，對數(shù)字集成電流測試系統(tǒng)展開研究。本次研究將系統(tǒng)劃分為ARM程序?qū)?、USB驅(qū)動層、上位機層分別進行測試。其中，ARM程序?qū)佑糜谙到y(tǒng)控制程序編寫與執(zhí)行；USB驅(qū)動層用于構(gòu)建ARM程序?qū)优c上位機層通信連接；上位機層用于下達控制命令與結(jié)果展示。經(jīng)過調(diào)試，其結(jié)果表明本文設(shè)計的基于ARM的數(shù)字集成電路測試系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。

參考文獻

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