孫崇鈞 張明虎

（武漢數(shù)字工程研究所 武漢 430205）

1 引言

加載板是集成電路測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試通道口彈簧針與被測(cè)集成電路引腳之間的連接電路，通常是以絕緣板為基材，切成一定尺寸，附有設(shè)計(jì)好的導(dǎo)電圖形，實(shí)現(xiàn)集成電路輸入/輸出端口與被測(cè)集成電路的輸入/輸出引腳之間的互連。圖1是集成電路測(cè)試系統(tǒng)工作時(shí)高速數(shù)字信號(hào)的傳輸路徑示意圖，高速數(shù)字信號(hào)從高速信號(hào)驅(qū)動(dòng)/比較模塊發(fā)出后，通過測(cè)試通道口彈簧針（Pogo Pin）到達(dá)高速加載板，在高速加載板上傳輸后到達(dá)被測(cè)集成電路引腳（DUT I/O）。

目前，隨著集成電路的數(shù)據(jù)速率越來越高，集成電路測(cè)試系統(tǒng)可提供的測(cè)試速率能力也越來越高，對(duì)加載板傳輸性能的要求也越來越高，當(dāng)傳輸速率高于200Mbps或者信號(hào)上升時(shí)間小于1ns時(shí)，加載板的性能對(duì)測(cè)試信號(hào)的信號(hào)完整性產(chǎn)生較大的影響，需要定期對(duì)加載板進(jìn)行校準(zhǔn)。

圖1 集成電路測(cè)試系統(tǒng)工作時(shí)高速數(shù)字信號(hào)的傳輸路徑示意圖

2 高速加載板校準(zhǔn)方法

由于集成電路測(cè)試系統(tǒng)加載板大多數(shù)是以送檢方式進(jìn)行校準(zhǔn)的，一般采用基于外部?jī)x表的校準(zhǔn)方法，該方法無需集成電路測(cè)試系統(tǒng)，解決了在沒有配套集成電路測(cè)試系統(tǒng)時(shí)的加載板校準(zhǔn)，更適合于日常的校準(zhǔn)服務(wù)，增強(qiáng)了加載板校準(zhǔn)方法的使用靈活度，擴(kuò)大了加載板校準(zhǔn)技術(shù)的應(yīng)用范圍。如圖2所示，使用示波器、誤碼儀等外部?jī)x表，在加載板與測(cè)試通道口彈簧針（Pogo Pin）的連接處（Pogo Via）發(fā)送高速數(shù)字信號(hào)，在加載板與集成電路的接口處采集信號(hào)，通過對(duì)比信號(hào)的參數(shù)（傳輸速率、幅值衰減、誤碼率以及上升時(shí)間等）的變化情況來實(shí)現(xiàn)高速加載板的校準(zhǔn)［4～6］。

圖2 高速加載板校準(zhǔn)方法示意圖

3 高速加載板校準(zhǔn)軟件設(shè)計(jì)

高速加載板校準(zhǔn)軟件作用是將校準(zhǔn)過程中儀表控制、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集和處理、報(bào)表生成等功能進(jìn)行整合，以實(shí)現(xiàn)集成電路測(cè)試系統(tǒng)加載板校準(zhǔn)裝置對(duì)被校加載板每個(gè)通道、所有參數(shù)的校準(zhǔn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)較好的用戶交互性、系統(tǒng)模塊化及擴(kuò)展性。校準(zhǔn)軟件屬于過程檢測(cè)、控制類軟件，所以采用LabVIEW的事件結(jié)構(gòu)對(duì)校準(zhǔn)軟件進(jìn)行有效的規(guī)劃，增加可讀性并且便于修改，有效提高了軟件運(yùn)行效率［7～10］。

3.1 校準(zhǔn)流程設(shè)計(jì)

校準(zhǔn)軟件的工作流程（如圖3所示）如下：

1）使用LabVIEW自動(dòng)化測(cè)試工具M(jìn)easurement&Automation來搜索與計(jì)算機(jī)連接的儀器，獲取儀器IP地址；

2）控制加載板焊盤上的探針切換到被校通道N；

3）系統(tǒng)初始化，根據(jù)需要選擇工作模式，校準(zhǔn)軟件的操作面板使用Tab控件作為容器，在對(duì)應(yīng)的操作面板上的“參數(shù)配置”進(jìn)行設(shè)置；

4）向儀器發(fā)送開始校準(zhǔn)的指令；

5）等待完成加載板所有通道和所有參數(shù)的校準(zhǔn)，讀取校準(zhǔn)結(jié)果；

6）對(duì)此結(jié)果進(jìn)行處理，并將結(jié)果保存至對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫文件中；

7）操作結(jié)束，等待用戶新的指令，并重復(fù)上述操作。

高速加載板校準(zhǔn)軟件實(shí)現(xiàn)了整個(gè)校準(zhǔn)流程的全自動(dòng)化，以高速加載板誤碼率校準(zhǔn)為例，誤碼儀會(huì)根據(jù)其上一次檢測(cè)時(shí)的配置情況對(duì)碼型發(fā)生器輸出的碼流進(jìn)行采集，當(dāng)當(dāng)前碼流的幅值、頻率或碼長(zhǎng)與上一次不一致時(shí)，誤碼檢測(cè)單元會(huì)檢測(cè)不到碼流，會(huì)產(chǎn)生同步丟失錯(cuò)誤（sync loss），校準(zhǔn)過程就無法正常運(yùn)行，如果手動(dòng)進(jìn)行這一過程，將嚴(yán)重影響校準(zhǔn)效率，校準(zhǔn)軟件的價(jià)值也會(huì)大打折扣。針對(duì)碼流同步丟失的問題，校準(zhǔn)軟件在“初始化及校準(zhǔn)參數(shù)配置”步驟中加入控制語句實(shí)現(xiàn)自動(dòng)同步配置。

1）發(fā)送指令“：SYSTem：CFUNction：ASEarch”，切換到auto search模式；

2）發(fā) 送 指 令“：SENSe：MEASure：ASEarch：SELSlot 4”，選擇需要進(jìn)行auto search的模塊ED；

3）發(fā) 送 指 令“：SENSe：MEASure：ASEarch：STARt”；

4）等待大概3s后完成auto search操作；

5）發(fā)送指令“：SYSTem：CFUNction OFF”，auto search結(jié)束。

圖3 校準(zhǔn)軟件工作流程

3.2 校準(zhǔn)軟件模塊化設(shè)計(jì)

本文將高速加載板校準(zhǔn)軟件分為參數(shù)校準(zhǔn)模塊、配置管理模塊、通信控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫操作模塊、報(bào)表生成模塊6個(gè)獨(dú)立的子vi程序，將各個(gè)模塊的主要結(jié)構(gòu)和流程描述出來，并定義和調(diào)試好各模塊框架之間的輸入、輸出關(guān)系。校準(zhǔn)軟件的模塊化可以大大減少軟件設(shè)計(jì)開發(fā)的工作量，是提高開發(fā)效率的有效途徑，也降低了后期調(diào)試和維護(hù)的成本；模塊化的設(shè)計(jì)也能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整、刪除、新增校準(zhǔn)儀表、校準(zhǔn)項(xiàng)、人機(jī)交互形式等內(nèi)容而不影響校準(zhǔn)軟件的整體構(gòu)架。

以參數(shù)校準(zhǔn)模塊為例，其程序流程如圖4所示，首先從不同的參數(shù)配置文件中讀取配置值，然后向指定的儀器發(fā)送命令對(duì)儀器進(jìn)行配置，然后從儀器中獲取命令執(zhí)行后的返回值，最后通過對(duì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的處理得出校準(zhǔn)結(jié)果，結(jié)果顯示在軟件前面板，同時(shí)保存到記錄文件中。

圖4 參數(shù)校準(zhǔn)模塊流程

由于校準(zhǔn)儀器品牌各異、控制方式不一致帶來的控制信號(hào)接入、數(shù)據(jù)傳輸、校準(zhǔn)結(jié)果整合等難題，在校準(zhǔn)軟件設(shè)計(jì)中通過制定統(tǒng)一的設(shè)備接口規(guī)范來完成設(shè)備句柄、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)參數(shù)的統(tǒng)一，接口規(guī)范的設(shè)計(jì)分為配置參數(shù)組織形式和配置參數(shù)訪問方法。

1）接口規(guī)范配置參數(shù)組織形式使用由“名值對(duì)”組成的配置文件來存儲(chǔ)。配置文件可以與數(shù)據(jù)庫中文件互相轉(zhuǎn)換?！懊祵?duì)”格式如下：

channel=ch1

mode=auto

timeout=5s

…

2）接口規(guī)范配置參數(shù)訪問方法使用“LAN接口數(shù)據(jù)讀/寫”對(duì)配置參數(shù)進(jìn)行訪問，針對(duì)一次讀取或修改多個(gè)配置項(xiàng)的情景，設(shè)計(jì)了“讀配置文件.vi”和“寫配置文件.vi”來處理對(duì)配置文件進(jìn)行讀寫操作。以讀配置文件為例，其子vi流程圖如圖5所示。程序根據(jù)傳入的配置文件路徑打開配置文件，然后根據(jù)要讀取的配置項(xiàng)的個(gè)數(shù)循環(huán)讀取各配置值，最后將讀取的結(jié)果輸出到輸出簇并關(guān)閉配置文件。

讀配置文件.vi的輸入、輸出參數(shù)如表1所示。

圖5 讀配置文件子.vi輸入輸出接口

表1 讀配置文件.vi輸入、輸出參數(shù)

3.3 校準(zhǔn)軟件容錯(cuò)性設(shè)計(jì)

在校準(zhǔn)軟件設(shè)計(jì)中采取預(yù)防措施，保證在校準(zhǔn)軟件運(yùn)行過程中即使出現(xiàn)錯(cuò)誤，也可以盡量避免、降低錯(cuò)誤帶來的傷害，不影響校準(zhǔn)繼續(xù)執(zhí)行。具體措施包括：遇到不可預(yù)期錯(cuò)誤時(shí)，后續(xù)程序停止執(zhí)行；遇到可預(yù)期錯(cuò)誤時(shí)，針對(duì)此錯(cuò)誤進(jìn)行預(yù)定的處理，采取錯(cuò)誤處理機(jī)制，比如顯示錯(cuò)誤提示信息等。

4 結(jié)語

本文介紹了基于LabVIEW的高速加載板自動(dòng)校準(zhǔn)方法和具體實(shí)施方案，校準(zhǔn)軟件采用Lab-VIEW圖形化編程語言編制，對(duì)校準(zhǔn)儀表的控制命令以及數(shù)據(jù)的傳輸均通過以太網(wǎng)（TCP/IP協(xié)議）實(shí)現(xiàn)，通過全自動(dòng)的校準(zhǔn)流程、模塊化的設(shè)計(jì)以及容錯(cuò)性設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了不同硬件設(shè)備的自動(dòng)適配，最大程度解決校準(zhǔn)儀表品牌各異、控制方式不一致的帶來的控制信號(hào)接入、數(shù)據(jù)傳輸、校準(zhǔn)結(jié)果整合等問題，最大程度減少了校準(zhǔn)軟件擴(kuò)展的復(fù)雜度，提高校準(zhǔn)軟件的適應(yīng)性。