基于ARM的數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)的研究

張建文

摘 要：為了豐富數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)數(shù)據(jù)獨(dú)立傳送，本文采用ARM控制器，設(shè)計(jì)一套數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)。首先，對(duì)ARM處理器進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，其次，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，最后，制定系統(tǒng)調(diào)試步驟，并對(duì)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(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：ARM；數(shù)字集成電路測(cè)試；軟件架構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近年來(lái)，數(shù)字集成電路逐漸融入人們的日常生活中，無(wú)論是農(nóng)業(yè)、工業(yè)，還是服務(wù)業(yè)等，均離不開(kāi)數(shù)字集成電路。目前，集成電路與我國(guó)國(guó)防建設(shè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展建立密切關(guān)系。為了保證國(guó)防建設(shè)與時(shí)俱進(jìn)，提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，必須將數(shù)字集成電路作為重點(diǎn)研究對(duì)象，而ARM處理器是當(dāng)前應(yīng)用開(kāi)發(fā)比較火熱的技術(shù)，其在單片機(jī)基礎(chǔ)上增加了很多功能，本文將采用該項(xiàng)技術(shù)，設(shè)計(jì)一套測(cè)試系統(tǒng)。

1 ARM處理器簡(jiǎn)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(kāi)發(fā)人員需求，應(yīng)用于多個(gè)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(yùn)行，包括store指令、Load指令。

（4）具備單時(shí)鐘周期運(yùn)行，按照單條操作命令執(zhí)行任務(wù)。

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

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

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本次研究將選取ARM作為核心處理器，設(shè)計(jì)一套數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)，支持32管腳同時(shí)測(cè)試，保證其測(cè)量深度達(dá)到2M，測(cè)試頻率在20M左右。

2.2 設(shè)計(jì)方案

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

2.2.1 上位機(jī)軟件層

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

2.2.2 USB 驅(qū)動(dòng)層

該層次位于整個(gè)系統(tǒng)的中間部分，主要用于驅(qū)動(dòng)函數(shù)，構(gòu)建上位機(jī)層與ARM層之間的通信連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解析與編排，作為整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)行的紐帶。

2.2.3 ARM 程序?qū)?/p>

該層次位于整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最下端，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的核心控制器，支持多個(gè)測(cè)試版同時(shí)運(yùn)行程序，通過(guò)程序編寫(xiě)，分別對(duì)各個(gè)控制板進(jìn)行程序控制，從而達(dá)到預(yù)期目的。

關(guān)于系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)如下：

本次研究選取ARM作為核心控制器，通過(guò)編寫(xiě)程序?qū)Ω鱾€(gè)模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，利用USB總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送，使其從上位機(jī)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(kuò)展板上，或者將其發(fā)送至DTB板、TFB板，最后對(duì)交流參數(shù)、直流參數(shù)、多項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)其測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)如下：

第一步：打開(kāi)測(cè)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(cè)試工程；

第四步：判斷USB總線連接是否存在問(wèn)題，如果存在問(wèn)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(cè)試系統(tǒng)初始化處理；

第七步：下載工程參數(shù)；

第八步：運(yùn)行程序；

第九步：芯片測(cè)試；

第十步：返回測(cè)試結(jié)果；

第十一步：判斷測(cè)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(cè)試。

關(guān)于上位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：

該部分設(shè)計(jì)同樣分為3個(gè)層次，分別是表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。

（1）表示層設(shè)計(jì)

該層次的作用主要在于為用戶(hù)提供結(jié)果展示界面，該層次位于上位機(jī)軟件的最上層，與用戶(hù)直接接觸，用戶(hù)可以根據(jù)自身需求，通過(guò)參數(shù)設(shè)置與程序運(yùn)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(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，體現(xiàn)業(yè)務(wù)價(jià)值。此次設(shè)計(jì)將其設(shè)置在表示層與數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的中間，在兩者之間建立連接，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)交流。該層次是抽象出來(lái)的類(lèi)，除了需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，判斷其合理性以外，還需要對(duì)其操作步驟的完整性進(jìn)行探究，為用戶(hù)層提供數(shù)據(jù)調(diào)用工具。

（3）數(shù)據(jù)訪問(wèn)層

該層次主要用于數(shù)據(jù)操作，根據(jù)實(shí)際需求，采取數(shù)據(jù)修改、刪除、添加、查找和更新等多項(xiàng)操作。主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的訪問(wèn)，對(duì)XML文檔、文本文檔、二進(jìn)制文檔的調(diào)整與控制。本次設(shè)計(jì)將其設(shè)計(jì)為數(shù)據(jù)庫(kù)操作類(lèi)，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(yàn)證本文提出的測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案滿(mǎn)足相關(guān)需求，本文將對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，經(jīng)過(guò)調(diào)試，使其達(dá)到設(shè)計(jì)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(yùn)行ARM程序，測(cè)試系統(tǒng)功能，并分析數(shù)據(jù)結(jié)果。將測(cè)試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)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(guò)，無(wú)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(dòng)層。利用USB，在上位機(jī)層與ARM層之間建立連接。在上位機(jī)層發(fā)出控制命令，根據(jù)命令內(nèi)容在ARM層編寫(xiě)程序內(nèi)容，通過(guò)觀察程序執(zhí)行結(jié)果，檢驗(yàn)上位機(jī)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(jī)層。該層次主要用于控制與結(jié)果驗(yàn)收。以此，對(duì)其的調(diào)試方法為下達(dá)控制命令，在ARM層中檢驗(yàn)是否接受到命令信息，另外，在USB層無(wú)誤的情況下，檢驗(yàn)程序運(yùn)行結(jié)果是否可以在該層次顯示，如果均無(wú)誤，則不用再次調(diào)試，反之，再次調(diào)試。

調(diào)試結(jié)果見(jiàn)表1。

結(jié)語(yǔ)

本文選取ARM作為核心控制器，對(duì)數(shù)字集成電流測(cè)試系統(tǒng)展開(kāi)研究。本次研究將系統(tǒng)劃分為ARM程序?qū)?、USB驅(qū)動(dòng)層、上位機(jī)層分別進(jìn)行測(cè)試。其中，ARM程序?qū)佑糜谙到y(tǒng)控制程序編寫(xiě)與執(zhí)行；USB驅(qū)動(dòng)層用于構(gòu)建ARM程序?qū)优c上位機(jī)層通信連接；上位機(jī)層用于下達(dá)控制命令與結(jié)果展示。經(jīng)過(guò)調(diào)試，其結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的基于ARM的數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

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