LABVIEW和單片機(jī)串口通信在半導(dǎo)體模塊測(cè)試設(shè)備中的應(yīng)用

徐慶坤

摘要：本文采用LabVIEW作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)串口使上位機(jī)與單片機(jī)進(jìn)行通信。利用LabVIEW平臺(tái)編寫的界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，換算成單片機(jī)易識(shí)別使用的數(shù)據(jù)，通過(guò)串口傳送給單片機(jī)，然后由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字I/O口邏輯控制、模擬信號(hào)控制和時(shí)間控制，完成對(duì)半導(dǎo)體模塊的測(cè)試。

Abstract： In this paper， LabVIEW is used as the development platform， and the computer communicates with the single chip through serial port. The interface of LabVIEW is used to set the parameters， which can be converted into the data easily recognized and used by the single chip computer， and then transmitted to the single chip through serial port. Then， the single chip carries out the logic control of the digital I/O port and the control of analog signal and the control of time， and completes the testing of semiconductor module.

關(guān)鍵詞：LabVIEW；串口；通信

Key words： LabVIEW；serial port；communication

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）30-0184-02

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的測(cè)試條件，越來(lái)越多的測(cè)試參數(shù)，對(duì)功能強(qiáng)大，測(cè)試效率高，成本低廉，系統(tǒng)更靈活、更智能化的半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備的需求已經(jīng)是一種不可阻擋的趨勢(shì)。原有的半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備多為單臺(tái)設(shè)備對(duì)單一參數(shù)的測(cè)量，重復(fù)連接被測(cè)元件，手工計(jì)數(shù)大大降低了測(cè)試效率。本文將LabVIEW良好的人機(jī)界面功能和計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能及計(jì)算功能與單片機(jī)實(shí)時(shí)控制功能的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出了集多個(gè)測(cè)試參數(shù)，保存測(cè)量結(jié)果，校準(zhǔn)功能于一體的全自動(dòng)半導(dǎo)體晶閘管測(cè)試設(shè)備。

1 串行通信的基本知識(shí)

在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中，上位機(jī)與其它的外部設(shè)備之間需要要進(jìn)行通信，而且上位機(jī)之間也需要進(jìn)行通信。

通信有兩種基本方式：并行通信和串行通信。并行通信是一組數(shù)據(jù)的所有位同時(shí)進(jìn)行傳送。串行通信是一組數(shù)據(jù)一位位地按順序傳送。串行通信的主要特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要兩根數(shù)據(jù)傳輸線就可以實(shí)現(xiàn)通信，大大降低了通信所用成本。

串行通信有兩種傳送方式：異步傳送和同步傳送。同步傳送方式一次同時(shí)傳送一組數(shù)據(jù)。在這一組數(shù)據(jù)的開(kāi)始處要用同步字符SYN來(lái)加以指示。異步傳送是以字符為單位進(jìn)行傳送的。它用一個(gè)起始位表示字符的開(kāi)始，用停止位表示字符的結(jié)束。

串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向有單工、半雙工和全雙工三種方式。本設(shè)備中采用異步半雙工方式。

2 LabVIEW的串口通信

LabVIEW是一種基于圖形開(kāi)發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行程序的集成化環(huán)境。其開(kāi)發(fā)環(huán)境包括前面板和流程圖兩部分。前面板主要用于數(shù)據(jù)的輸入設(shè)置和輸出觀察；而流程圖是圖形化的源代碼。與傳統(tǒng)編程語(yǔ)言最大的區(qū)別在于：傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言使用純文本語(yǔ)言編程，而LabVIEW使用圖形語(yǔ)言編程，好理解，容易掌握，界面非常直觀形象，可以編寫出良好的人機(jī)界面。同時(shí)LabVIEW支持多種硬件接口，如GPIB、VXI、RS232和RS485等協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡。本文中采用串口RS232通信，即經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又能達(dá)到預(yù)期目的。

LabVIEW中用于串行通信的節(jié)點(diǎn)實(shí)際上是VISA節(jié)點(diǎn)。分別實(shí)現(xiàn)配置串口，串口寫入，串口讀取，關(guān)閉串口等。串行通信節(jié)點(diǎn)的使用方法比較簡(jiǎn)單，且易于理解，下面對(duì)各節(jié)點(diǎn)的參數(shù)定義、用法及功能進(jìn)行介紹。

2.1 VISA打開(kāi)：VISA資源名稱所指定設(shè)備的會(huì)話句柄并返回會(huì)話句柄標(biāo)識(shí)符。（圖1）

2.2 VISA配置串口：初始化、配置串口。該節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置串口的波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)位、緩存大小等參數(shù)。

2.3 VISA設(shè)置I/O緩沖區(qū)的大?。喝缧柙O(shè)置串口緩沖區(qū)，須先運(yùn)行VISA配置串口VI。

2.4 VISA寫入：將寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入VISA資源名稱指定的設(shè)備或接口。

2.5 VISA讀?。簭腣ISA資源名稱所指定的設(shè)備或接口中讀取指定數(shù)量的字節(jié)，并將數(shù)據(jù)反回至讀取緩沖區(qū)。

2.6 VISA關(guān)閉：關(guān)閉VISA資源名稱指定的設(shè)備會(huì)話句柄或事件對(duì)象。

本文中LabVIEW串口通信的流程圖如圖5所示。

3 單片機(jī)的串口通信

本文中串口通信的個(gè)參數(shù)設(shè)置為：波特率為9600，無(wú)奇偶校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)，1位停止位。單片機(jī)晶振采用11.0592MHz。RS232轉(zhuǎn)換為TTL電平。

4 應(yīng)用

半導(dǎo)體模塊測(cè)試中需要測(cè)試的參數(shù)種類多，每只模塊封裝原件的數(shù)量各異，形式繁多。因此在測(cè)試中需要頻繁切換相應(yīng)的電路。這時(shí)應(yīng)用串口通信對(duì)各對(duì)應(yīng)的接口進(jìn)行切換控制，既方便快捷又簡(jiǎn)單有效。

設(shè)備中使用的串口協(xié)議格式如圖6。

測(cè)試設(shè)備的主結(jié)構(gòu)如圖7。

測(cè)試過(guò)程為：首先在上位機(jī)的LabVIEW界面上設(shè)置模塊編號(hào)、電壓、電流、時(shí)間等各項(xiàng)參數(shù)；放置好被測(cè)模塊，開(kāi)始測(cè)試。LabVIEW把設(shè)置的參數(shù)換算成符合串口協(xié)議的各條串口數(shù)據(jù)，傳送給單片機(jī)。單片機(jī)接收到串口命令后開(kāi)始解析每位數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)值和預(yù)先編好的邏輯時(shí)序設(shè)置I/O控制信號(hào)，DA信號(hào)等完成測(cè)試設(shè)定值的設(shè)置；然后經(jīng)過(guò)采樣系統(tǒng)對(duì)所需的電壓電流信號(hào)進(jìn)行采樣換算，再把換算結(jié)果通過(guò)串口傳給上位機(jī)。上位機(jī)上的LabVIEW平臺(tái)再把接收到的串口數(shù)據(jù)分析運(yùn)算轉(zhuǎn)換成測(cè)試人員容易識(shí)別的數(shù)值和波形結(jié)果，最后存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

本文中所用的方法實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體模塊參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試。模塊單元自動(dòng)切換，各項(xiàng)參數(shù)按設(shè)置順序測(cè)量，所得測(cè)試結(jié)果自動(dòng)保存在上位機(jī)內(nèi)。此方法應(yīng)用于測(cè)試設(shè)備中，測(cè)試便捷、快速、準(zhǔn)確，大大提高了生產(chǎn)使用單位的測(cè)試效率。

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