模式發(fā)生器在數(shù)字設(shè)計與半導(dǎo)體電子測試中的應(yīng)用

數(shù)字設(shè)計的測試通常需要一個或多個數(shù)字信號，而某些信號非常難以生成。模式發(fā)生器是專為解決這個問題而設(shè)計的。測試某種設(shè)備需要在該設(shè)備中采用任何一種數(shù)字激勵信號，模式發(fā)生器大都可以提供這些信號。另外，工程師可以使用模式發(fā)生器來將數(shù)字模式集成在整個測試序列的任何位置。另外，模式發(fā)生器還非常適合于半導(dǎo)體電子測試等應(yīng)用，這些應(yīng)用需要模式激勵數(shù)據(jù)進(jìn)行故障測試，并且數(shù)字系統(tǒng)通過用戶定義的控制算法運(yùn)行。在軟件方面，模式發(fā)生器可以用作調(diào)試工具，軟件工程師可以用它來開發(fā)針對待測設(shè)備(DUT)的應(yīng)用。

解決數(shù)字測試難題

在許多數(shù)字測試中，硬件和軟件工程師們都需要具備生成數(shù)字激勵信號的能力，從而在硬件設(shè)計和軟件程序測試中模擬少見的測試條件。模式發(fā)生器可以解決的其中一個測試難題是，它可以在送到待測設(shè)備的普通數(shù)字信號丟失時提供數(shù)字激勵信號。另外，在半導(dǎo)體電子測試中，模式發(fā)生器可以用來仿真數(shù)字電路，以*估輸出響應(yīng)，從而與期望的響應(yīng)進(jìn)行對比，以確定器件是否有故障。

數(shù)字激勵信號可能在數(shù)字控制系統(tǒng)等其它應(yīng)用中丟失。對于這種應(yīng)用，可能需要多個變寬的數(shù)字激勵信號，并要求具有足夠內(nèi)存以產(chǎn)生必要位的流模式。在這種情況下適合采用模式發(fā)生器，這是因?yàn)樗梢员慌渲脼橐粋€字節(jié)、字和長字的寬度，從而實(shí)現(xiàn)長達(dá)32位或6?位的通道，具體位數(shù)取決于儀器。另外，如果需要更多通道或扇出，可以使系統(tǒng)連接更多的發(fā)生器。相比之下，具有一位或雙位輸出通道的函數(shù)任意波發(fā)生器無法提供所需的扇出功能(除非以測試系統(tǒng)成本為代價)。圖1顯示了由模式發(fā)生器激勵的待測設(shè)備的概念框圖。

除了為送到待測設(shè)備的丟失數(shù)字信號提供激勵信號之外，另一個測試難題在于開發(fā)將下載到模式發(fā)生器中的算法位模式或矢量組。工程師需要*估的一個關(guān)鍵考慮因素是轉(zhuǎn)換成內(nèi)存深度的最小測試矢量或位流長度，這種轉(zhuǎn)換可以為待測設(shè)備找出合適的測試模型和測試裝置。這一過程通常需要一些時間來確定按所要求的響應(yīng)測試和仿真DUT所需的最小測試矢量。在半導(dǎo)體電子測試中，這些測試矢量可以來自使用可用于待測設(shè)備的算法方法或偽任意發(fā)生器的軟件程序，而其它方法則更傾向于確定正確矢量測試裝置的手工任務(wù)。

在任一情況(自動或手動)下，優(yōu)化都是一個因素，這是因?yàn)檫@個因素可以轉(zhuǎn)換成生成模式所需的模式內(nèi)存量。這可能是確定某一具體的模式發(fā)生器對DUT需要支持的測試矢量裝置是否有效的關(guān)鍵因素。有時由于測試矢量大小和模式深度要求，測試可能必須被擴(kuò)大并分成幾個部分來完成任務(wù)。圖2是模式發(fā)生器矢量測試裝置的概念表示圖。

模式發(fā)生器的功能組件和功能

采用模式發(fā)生器，你可以將數(shù)字電路或系統(tǒng)置于一種想要的狀態(tài)、以想要的可編程頻率速度進(jìn)行操作、通過一系列狀態(tài)快速進(jìn)行單步調(diào)試并在一種模式下循環(huán)。某些模式發(fā)生器甚至具有觸發(fā)能力。如果矢量組較大并且模式序列重復(fù)的話，循環(huán)則比較有益。循環(huán)選項(xiàng)可能是最大程度縮小模式波形矢量大小的理想功能組件。

在控制系統(tǒng)中，條件觸發(fā)對于是至關(guān)重要的，該功能可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制操作，根據(jù)定義的數(shù)字系統(tǒng)條件開始一個數(shù)字模式音序器或停止音序器，或者對另一個激勵信號作出響應(yīng)。如果測試工程師具有匹配應(yīng)用要求的最佳靈活性，那么許多觸發(fā)功能可以定義為邊沿觸發(fā)或柵級觸發(fā)。由于模式發(fā)生器允許通過單步調(diào)試位模式序列來使測試與故障診斷速度同步，因此，對于待測設(shè)備的任何測試階段(無論是初始開發(fā)階段還是最終的系統(tǒng)測試階段)，模式發(fā)生器都是非常理想的。

模式發(fā)生器對軟件測試也非常有用。軟件調(diào)試通常包括待測設(shè)備的仿真軟硬件的支持。對于特定的設(shè)備條件狀態(tài)，具有將硬件配置下載到DUT的能力允許軟件工程師快速執(zhí)行命令和算法，以進(jìn)行軟件驗(yàn)證。你可以預(yù)覽想要的狀態(tài)，進(jìn)行比較并向后跟蹤軟件步驟，以進(jìn)行調(diào)整。因此，必要時，模式發(fā)生器可以用作簡單的串行鏈路來下載定制待測設(shè)備配置以進(jìn)行軟件*估和測試。

此外，出現(xiàn)了許多軟件使能工具，這些工具有助于在測試開發(fā)階段快速實(shí)現(xiàn)硬件配置的啟動和運(yùn)行，其范圍涉及定制專有軟件、標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動器、面板顯示控制，甚至儀器網(wǎng)頁，比如Agilent Technologies(安捷倫)推出的34950A和LXI L4450A數(shù)字I/O產(chǎn)品附帶的軟件使能工具。這些工具使用戶能夠通過web瀏覽器進(jìn)行快速配置并對模式發(fā)生器進(jìn)行控制，從而節(jié)省了寶貴的時間。圖3顯示了Agilent網(wǎng)頁接口工具。

選擇模式發(fā)生器的考慮因素

選擇模式發(fā)生器時，必須考慮多個因素。*估和選擇最適合你要求的模式發(fā)生器時應(yīng)牢記以下各項(xiàng)：

1.確定連接你的待測設(shè)備所需的的硬件形狀因子和軟件要求。許多模式發(fā)生器屬于單機(jī)版甚至是模塊架構(gòu)，另外還附帶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件工具和層支持。

2.確定解決測試要求所分配的開發(fā)時間。如果你沒有時間現(xiàn)學(xué)如何對模式發(fā)生器進(jìn)行配置和編程的話，現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)至關(guān)重要。嘗試獲取易于配置的軟件工具，比如儀器網(wǎng)頁，使您的系統(tǒng)快速啟動并運(yùn)行。許多這樣的組件都內(nèi)置在產(chǎn)品中，既節(jié)省了時間又降低了成本。

3.找出你需要的模式發(fā)生器的主要性能特性，比如速度、觸發(fā)功能、內(nèi)存嘗試、下載/上載時間和電氣接口特性。

4.確定是否需要外部硬件電子信號調(diào)節(jié)來支持DUT。

本文小結(jié)

當(dāng)數(shù)字激勵信號可能丟失時，模式發(fā)生器非常適合數(shù)字應(yīng)用，以進(jìn)行特定待測設(shè)備的測試。模式發(fā)生器提供的豐富功能組件允許工程師將模式發(fā)生器用在測試過程的任何階段(從開始階段到最終的系統(tǒng)測試階段)。模式發(fā)生器一般都非常方便，非常適合于半導(dǎo)體電子測試，既可作為數(shù)字系統(tǒng)控制器來運(yùn)行用戶定義的控制算法，又可作為軟件工程師開發(fā)針對待測設(shè)備的軟件應(yīng)用的調(diào)試工具。