基于ARM的數字集成電路測試系統的研究

張建文

摘 要：為了豐富數字集成電路測試系統功能，實現上位機數據獨立傳送，本文采用ARM控制器，設計一套數字集成電路測試系統。首先，對ARM處理器進行簡要概述，其次，明確設計目標，提出系統設計方案，最后，制定系統調試步驟，并對其調試結果做出分析。調試結果表明：本文提出的數字集成電流測試系統設計方案滿足設計要求。

關鍵詞：ARM；數字集成電路測試；軟件架構

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A

近年來，數字集成電路逐漸融入人們的日常生活中，無論是農業、工業，還是服務業等，均離不開數字集成電路。目前，集成電路與我國國防建設、國民經濟發展建立密切關系。為了保證國防建設與時俱進，提高國民經濟發展速度，必須將數字集成電路作為重點研究對象，而ARM處理器是當前應用開發比較火熱的技術，其在單片機基礎上增加了很多功能，本文將采用該項技術，設計一套測試系統。

1 ARM處理器簡介

ARM處理器產品系列有很多，包括ARM9E、ARM10E、Cortex等。ARM體系結構特征如下：

（1）寄存器較多，可根據開發人員需求，應用于多個領域。

（2）體系結構由兩部分構成，分別是store、Load。

（3）支持多寄存器指令運行，包括store指令、Load指令。

（4）具備單時鐘周期運行，按照單條操作命令執行任務。

（5）支持指令集的擴散，在編程模式中添加了數據類型和寄存器。

2 基于ARM的數字集成電路測試系統軟件設計

2.1 設計目標

本次研究將選取ARM作為核心處理器，設計一套數字集成電路測試系統，支持32管腳同時測試，保證其測量深度達到2M，測試頻率在20M左右。

2.2 設計方案

本次研究采用軟件開發工具為Visual Studio 2008，數據存儲與用戶信息設置采用的工具為SQL Server2008，ARM程序的開發與調試選取的工具為keill軟件，并通過USB口驅動程序。如圖1所示為測試系統軟件總體架構設計。

2.2.1 上位機軟件層

該層次位于整個系統的最上端，與用戶直接接觸。用戶可以根據自身需求，設置測試項目信息、群組信息、個人信息等內容。除此之外，上位機層支持測試結果的展示，使用上位機即可查看測試結果。

2.2.2 USB 驅動層

該層次位于整個系統的中間部分，主要用于驅動函數，構建上位機層與ARM層之間的通信連接，實現數據解析與編排，作為整個測試系統的運行的紐帶。

2.2.3 ARM 程序層

該層次位于整個系統結構的最下端，是整個系統運行的核心控制器，支持多個測試版同時運行程序，通過程序編寫，分別對各個控制板進行程序控制，從而達到預期目的。

關于系統軟件流程設計如下：

本次研究選取ARM作為核心控制器，通過編寫程序對各個模塊進行實時控制，利用USB總線實現數據發送，使其從上位機傳輸至ARM中。在其基礎上，利用ARM處理器將數據發送到擴展板上，或者將其發送至DTB板、TFB板，最后對交流參數、直流參數、多項功能進行測試，并對其測試結果進行分析。系統軟件流程設計如下：

第一步：打開測試工程；

第二步：判斷工程是否存在，如果存在，則執行第四步，反之，執行第三步；

第三步：構建新的測試工程；

第四步：判斷USB總線連接是否存在問題，如果存在問題，則執行第五步，反之，跳轉到第六步；

第五步：構建USB總線連接；

第六步：測試系統初始化處理；

第七步：下載工程參數；

第八步：運行程序；

第九步：芯片測試；

第十步：返回測試結果；

第十一步：判斷測試是否停止，如果已經停止，反之，返回第九步；

第十二步：停止測試。

關于上位機軟件結構的設計：

該部分設計同樣分為3個層次，分別是表示層、業務邏輯層、數據訪問層。

（1）表示層設計

該層次的作用主要在于為用戶提供結果展示界面，該層次位于上位機軟件的最上層，與用戶直接接觸，用戶可以根據自身需求，通過參數設置與程序運行，從而獲取數據結果。

（2）業務邏輯層

該層次主要用于業務邏輯處理，通過數據計算，體現業務價值。此次設計將其設置在表示層與數據訪問層的中間，在兩者之間建立連接，從而實現業務交流。該層次是抽象出來的類，除了需要對數據進行驗證，判斷其合理性以外，還需要對其操作步驟的完整性進行探究，為用戶層提供數據調用工具。

（3）數據訪問層

該層次主要用于數據操作，根據實際需求，采取數據修改、刪除、添加、查找和更新等多項操作。主要負責數據庫系統的訪問，對XML文檔、文本文檔、二進制文檔的調整與控制。本次設計將其設計為數據庫操作類，為業務層提供數據資源。

3 系統調試步驟與結果分析

為了驗證本文提出的測試系統設計方案滿足相關需求，本文將對該系統進行調試，經過調試，使其達到設計標準。

此次調試選取的調試環境為Windows 7，并安裝keill軟件。調試步驟如下：

第一步：運行ARM程序，測試系統功能，并分析數據結果。將測試結果與標準值進行對比分析，判斷其是否在誤差允許范圍之內，如果在該范圍內，則通過，無需調整，如果不在該范圍內，需要重新設置參數，再次調試。

第二步：調試USB驅動層。利用USB，在上位機層與ARM層之間建立連接。在上位機層發出控制命令，根據命令內容在ARM層編寫程序內容，通過觀察程序執行結果，檢驗上位機是否有相應結果出現，從而判斷USB是否連接正確，起到預期作用，如果異常，重新調試。

第三步：調試上位機層。該層次主要用于控制與結果驗收。以此，對其的調試方法為下達控制命令，在ARM層中檢驗是否接受到命令信息，另外，在USB層無誤的情況下，檢驗程序運行結果是否可以在該層次顯示，如果均無誤，則不用再次調試，反之，再次調試。

調試結果見表1。

結語

本文選取ARM作為核心控制器，對數字集成電流測試系統展開研究。本次研究將系統劃分為ARM程序層、USB驅動層、上位機層分別進行測試。其中，ARM程序層用于系統控制程序編寫與執行；USB驅動層用于構建ARM程序層與上位機層通信連接；上位機層用于下達控制命令與結果展示。經過調試，其結果表明本文設計的基于ARM的數字集成電路測試系統滿足設計要求。

參考文獻

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