基于LabVIEW的高速加載板自動校準技術研究?

孫崇鈞 張明虎

（武漢數字工程研究所 武漢 430205）

1 引言

加載板是集成電路測試系統測試通道口彈簧針與被測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，附有設計好的導電圖形，實現集成電路輸入/輸出端口與被測集成電路的輸入/輸出引腳之間的互連。圖1是集成電路測試系統工作時高速數字信號的傳輸路徑示意圖，高速數字信號從高速信號驅動/比較模塊發出后，通過測試通道口彈簧針（Pogo Pin）到達高速加載板，在高速加載板上傳輸后到達被測集成電路引腳（DUT I/O）。

目前，隨著集成電路的數據速率越來越高，集成電路測試系統可提供的測試速率能力也越來越高，對加載板傳輸性能的要求也越來越高，當傳輸速率高于200Mbps或者信號上升時間小于1ns時，加載板的性能對測試信號的信號完整性產生較大的影響，需要定期對加載板進行校準。

圖1 集成電路測試系統工作時高速數字信號的傳輸路徑示意圖

2 高速加載板校準方法

由于集成電路測試系統加載板大多數是以送檢方式進行校準的，一般采用基于外部儀表的校準方法，該方法無需集成電路測試系統，解決了在沒有配套集成電路測試系統時的加載板校準，更適合于日常的校準服務，增強了加載板校準方法的使用靈活度，擴大了加載板校準技術的應用范圍。如圖2所示，使用示波器、誤碼儀等外部儀表，在加載板與測試通道口彈簧針（Pogo Pin）的連接處（Pogo Via）發送高速數字信號，在加載板與集成電路的接口處采集信號，通過對比信號的參數（傳輸速率、幅值衰減、誤碼率以及上升時間等）的變化情況來實現高速加載板的校準［4～6］。

圖2 高速加載板校準方法示意圖

3 高速加載板校準軟件設計

高速加載板校準軟件作用是將校準過程中儀表控制、參數設置、數據采集和處理、報表生成等功能進行整合，以實現集成電路測試系統加載板校準裝置對被校加載板每個通道、所有參數的校準，并能夠實現較好的用戶交互性、系統模塊化及擴展性。校準軟件屬于過程檢測、控制類軟件，所以采用LabVIEW的事件結構對校準軟件進行有效的規劃，增加可讀性并且便于修改，有效提高了軟件運行效率［7～10］。

3.1 校準流程設計

校準軟件的工作流程（如圖3所示）如下：

1）使用LabVIEW自動化測試工具Measurement&Automation來搜索與計算機連接的儀器，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）系統初始化，根據需要選擇工作模式，校準軟件的操作面板使用Tab控件作為容器，在對應的操作面板上的“參數配置”進行設置；

4）向儀器發送開始校準的指令；

5）等待完成加載板所有通道和所有參數的校準，讀取校準結果；

6）對此結果進行處理，并將結果保存至對應的數據庫文件中；

7）操作結束，等待用戶新的指令，并重復上述操作。

高速加載板校準軟件實現了整個校準流程的全自動化，以高速加載板誤碼率校準為例，誤碼儀會根據其上一次檢測時的配置情況對碼型發生器輸出的碼流進行采集，當當前碼流的幅值、頻率或碼長與上一次不一致時，誤碼檢測單元會檢測不到碼流，會產生同步丟失錯誤（sync loss），校準過程就無法正常運行，如果手動進行這一過程，將嚴重影響校準效率，校準軟件的價值也會大打折扣。針對碼流同步丟失的問題，校準軟件在“初始化及校準參數配置”步驟中加入控制語句實現自動同步配置。

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

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

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

4）等待大概3s后完成auto search操作；

5）發送指令“：SYSTem：CFUNction OFF”，auto search結束。

圖3 校準軟件工作流程

3.2 校準軟件模塊化設計

本文將高速加載板校準軟件分為參數校準模塊、配置管理模塊、通信控制模塊、數據處理模塊、數據庫操作模塊、報表生成模塊6個獨立的子vi程序，將各個模塊的主要結構和流程描述出來，并定義和調試好各模塊框架之間的輸入、輸出關系。校準軟件的模塊化可以大大減少軟件設計開發的工作量，是提高開發效率的有效途徑，也降低了后期調試和維護的成本；模塊化的設計也能夠動態調整、刪除、新增校準儀表、校準項、人機交互形式等內容而不影響校準軟件的整體構架。

以參數校準模塊為例，其程序流程如圖4所示，首先從不同的參數配置文件中讀取配置值，然后向指定的儀器發送命令對儀器進行配置，然后從儀器中獲取命令執行后的返回值，最后通過對校準數據的處理得出校準結果，結果顯示在軟件前面板，同時保存到記錄文件中。

圖4 參數校準模塊流程

由于校準儀器品牌各異、控制方式不一致帶來的控制信號接入、數據傳輸、校準結果整合等難題，在校準軟件設計中通過制定統一的設備接口規范來完成設備句柄、數據結構及驅動參數的統一，接口規范的設計分為配置參數組織形式和配置參數訪問方法。

1）接口規范配置參數組織形式使用由“名值對”組成的配置文件來存儲。配置文件可以與數據庫中文件互相轉換。“名值對”格式如下：

channel=ch1

mode=auto

timeout=5s

…

2）接口規范配置參數訪問方法使用“LAN接口數據讀/寫”對配置參數進行訪問，針對一次讀取或修改多個配置項的情景，設計了“讀配置文件.vi”和“寫配置文件.vi”來處理對配置文件進行讀寫操作。以讀配置文件為例，其子vi流程圖如圖5所示。程序根據傳入的配置文件路徑打開配置文件，然后根據要讀取的配置項的個數循環讀取各配置值，最后將讀取的結果輸出到輸出簇并關閉配置文件。

讀配置文件.vi的輸入、輸出參數如表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

3.3 校準軟件容錯性設計

在校準軟件設計中采取預防措施，保證在校準軟件運行過程中即使出現錯誤，也可以盡量避免、降低錯誤帶來的傷害，不影響校準繼續執行。具體措施包括：遇到不可預期錯誤時，后續程序停止執行；遇到可預期錯誤時，針對此錯誤進行預定的處理，采取錯誤處理機制，比如顯示錯誤提示信息等。

4 結語

本文介紹了基于LabVIEW的高速加載板自動校準方法和具體實施方案，校準軟件采用Lab-VIEW圖形化編程語言編制，對校準儀表的控制命令以及數據的傳輸均通過以太網（TCP/IP協議）實現，通過全自動的校準流程、模塊化的設計以及容錯性設計實現了不同硬件設備的自動適配，最大程度解決校準儀表品牌各異、控制方式不一致的帶來的控制信號接入、數據傳輸、校準結果整合等問題，最大程度減少了校準軟件擴展的復雜度，提高校準軟件的適應性。