[发明专利]基于微控制器和CPLD的高速动态测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及动态功能测试装置技术领域，特别是一种基于AVR微控制器和CPLD的高速DAC动态测试装置及方法。

背景技术

芯片测试的基本项目有动态功能测试、DC(Direct Current)参数测试、AC(Alternating Current)参数测试。DC参数测试通常分为电流测试和电压测试，常用的测试项目有线路连接测试、输入/输出电流和电压测试、电源电流测试。AC参数测试项目主要有时间参数测试和自身振荡测试，时间参数测试项目包括Tpd(输入/输出延迟时间)、Tsu/Th(Setup/Hold时间)、Tr/Tf(Rise/Fall时间)，自身振荡测试包括频率测试和周期测试。

动态功能测试主要是检测芯片是否能够按照设计要求实现逻辑功能。DAC(Digital to Analog Converter，数模转换器)的动态功能测试的基本回路如图1所示。测试图形发生器生成测试波形(期待输出波形)并转化为数字信号，送被测DAC进行转换后输出波形，将输出波形和期待输出波形进行比较，观察被测DAC的输出波形和期待波形的吻合程度，从而确定DAC的动态功能。

发明内容

本发明的目的是DAC芯片的动态功能测试电路。动态功能测试的关键是测试波形的产生，为产生测试波形数据，在PC机上设计了配套的软件，该软件可以产生多种测试波形数据，下载到测试装置经待测DAC转换后合成输出波形，输出波形一方面送示波器显示以进行观察和分析；一方面再从示波器输出到PC机，和期待输出波形进行比较。

假设被测高速DAC的转换速率为150MSPS，需要以150MHz的频率送数据到DAC，微控制器一般工作在40MHz以下，没有这么高的速度送出数据到DAC，所以采用CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)构建硬件控制电路。

数据首先传送到SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存储器)，然后在CPLD硬件控制电路的控制下，以150MHz的频率从SRAM中取数送DAC转换。其体系结构如图2所示。整个装置包括频谱分析仪，PC机软件，测试装置。PC机软件产生测试波形的数字化数据，通过串口下载到测试装置；测试装置接收测试波形数据先储存到SRAM中，然后启动CPLD以DAC的转换速率取数据到DAC进行D/A转换；D/A转换后的电压经低通滤波器后输出波形，输出波形再送到频谱分析仪或示波器进行显示分析；然后再从频谱分析仪输出数据到PC机和期待输出波形进行比较，以分析DAC的动态性能。

本发明采用Altera公司的EPM7128AE，用VHDL或Verilog HDL(Hardware Description Language，硬件描述语言)设计的程序，借助EDA工具经过行为仿真、功能仿真和时序仿真后，通过综合工具产生网表，下载到目标器件，从而生成硬件电路，在CPLD内部构造的DAC控制电路如图3所示；微控制器采用Atmel公司AVR(一种精简指令装置微控制器，AVR是3个发明者名字的首字母)微控制器AT90S8515，其主要特征有：增强型RISC体系结构CPU，8K Flash，512字节EEPROM(电可擦可编程只读存储器)，512字节Internal SRAM，UART(通用异步串行口)，SPI(串行外设接口)，宽电压范围：2.7-6.0V。设计的软件框图如图4所示。SRAM选用64K×16的CY7C1021V。

一种基于微控制器和CPLD的高速动态测试方法，首先，测试图形发生器输出数字化的图形数据，传送到SRAM；然后在CPLD硬件控制电路的控制下，以150MHz的频率从SRAM中取数送到被测DAC器件进行数模转换，经过滤波后生成被测DAC器件的输出图形，最后，DAC器件的输出图形输入到图形比较器，在图形比较器中对被测DAC器件的输出图形与测试图形发生器输出的期待输出图形进行比较，分析被测器件DAC的动态功能。

所述的基于微控制器和CPLD的高速动态测试方法，测试图形发生器为PC机上的波形发生器软件，利用Microsoft Visual Basic 6.0编写，界面友好直观。波形数据通过RS-232串口提前下载到测试板上的SRAM中。

所述的基于微控制器和CPLD的高速动态测试方法，DAC器件的数模转换是在CPLD硬件控制电路的控制下进行的，直接从SRAM中取数送到被测DAC，而不是由微控制器控制，因而转换速率可以达到150MHz。