模式發(fā)生器在數字設計測試中的應用

數字設計的測試通常需要一個(gè)或多個(gè)數字信號，而某些信號非常難以生成。模式發(fā)生器是專(zhuān)為解決這個(gè)問(wèn)題而設計的。測試某種設備需要在該設備中采用任何一種數字激勵信號，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(lái)將數字模式集成在整個(gè)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體電子測試等應用，這些應用需要模式激勵數據進(jìn)行故障測試，并且數字系統通過(guò)用戶(hù)定義的控制算法運行。在軟件方面，模式發(fā)生器可以用作調試工具，軟件工程師可以用它來(lái)開(kāi)發(fā)針對待測設備(DUT)的應用。

解決數字測試難題

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

數字激勵信號可能在數字控制系統等其它應用中丟失。對于這種應用，可能需要多個(gè)變寬的數字激勵信號，并要求具有足夠內存以產(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，這是因為它可以被配置為一個(gè)字節、字和長(cháng)字的寬度，從而實(shí)現長(cháng)達32位或64位的通道，具體位數取決于儀器。另外，如果需要更多通道或扇出，可以使系統連接更多的發(fā)生器。相比之下，具有一位或雙位輸出通道的函數任意波發(fā)生器無(wú)法提供所需的扇出功能(除非以測試系統成本為代價(jià))。圖1顯示了由模式發(fā)生器激勵的待測設備的概念框圖。

除了為送到待測設備的丟失數字信號提供激勵信號之外，另一個(gè)測試難題在于開(kāi)發(fā)將下載到模式發(fā)生器中的算法位模式或矢量組。工程師需要評估的一個(gè)關(guān)鍵考慮因素是轉換成內存深度的最小測試矢量或位流長(cháng)度，這種轉換可以為待測設備找出合適的測試模型和測試裝置。這一過(guò)程通常需要一些時(shí)間來(lái)確定按所要求的響應測試和仿真DUT所需的最小測試矢量。在半導體電子測試中，這些測試矢量可以來(lái)自使用可用于待測設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(dòng)或手動(dòng))下，優(yōu)化都是一個(gè)因素，這是因為這個(gè)因素可以轉換成生成模式所需的模式內存量。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(shí)由于測試矢量大小和模式深度要求，測試可能必須被擴大并分成幾個(gè)部分來(lái)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，你可以將數字電路或系統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(guò)一系列狀態(tài)快速進(jìn)行單步調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的話(huà)，循環(huán)則比較有益。循環(huán)選項可能是最大程度縮小模式波形矢量大小的理想功能組件。

在控制系統中，條件觸發(fā)對于是至關(guān)重要的，該功能可以實(shí)現閉環(huán)控制操作，根據定義的數字系統條件開(kāi)始一個(gè)數字模式音序器或停止音序器，或者對另一個(gè)激勵信號作出響應。如果測試工程師具有匹配應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(guò)單步調試位模式序列來(lái)使測試與故障診斷速度同步，因此，對于待測設備的任何測試階段(無(wú)論是初始開(kāi)發(fā)階段還是最終的系統測試階段)，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。軟件調試通常包括待測設備的仿真軟硬件的支持。對于特定的設備條件狀態(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行命令和算法，以進(jìn)行軟件驗證。你可以預覽想要的狀態(tài)，進(jìn)行比較并向后跟蹤軟件步驟，以進(jìn)行調整。因此，必要時(shí)，模式發(fā)生器可以用作簡(jiǎn)單的串行鏈路來(lái)下載定制待測設備配置以進(jìn)行軟件評估和測試。

此外，出現了許多軟件使能工具，這些工具有助于在測試開(kāi)發(fā)階段快速實(shí)現硬件配置的啟動(dòng)和運行，其范圍涉及定制專(zhuān)有軟件、標準驅動(dòng)器、面板顯示控制，甚至儀器網(wǎng)頁(yè)，比如Agilent Technologies(安捷倫)推出的34950A和LXI L4450A數字I/O產(chǎn)品附帶的軟件使能工具。這些工具使用戶(hù)能夠通過(guò)web瀏覽器進(jìn)行快速配置并對模式發(fā)生器進(jìn)行控制，從而節省了寶貴的時(shí)間。圖3顯示了Agilent網(wǎng)頁(yè)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(shí)，必須考慮多個(gè)因素。評估和選擇最適合你要求的模式發(fā)生器時(shí)應牢記以下各項：

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

2.確定解決測試要求所分配的開(kāi)發(fā)時(shí)間。如果你沒(méi)有時(shí)間現學(xué)如何對模式發(fā)生器進(jìn)行配置和編程的話(huà)，現成的經(jīng)驗至關(guān)重要。嘗試獲取易于配置的軟件工具，比如儀器網(wǎng)頁(yè)，使您的系統快速啟動(dòng)并運行。許多這樣的組件都內置在產(chǎn)品中，既節省了時(shí)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、內存嘗試、下載/上載時(shí)間和電氣接口特性。

4.確定是否需要外部硬件電子信號調節來(lái)支持DUT。

本文小結

當數字激勵信號可能丟失時(shí)，模式發(fā)生器非常適合數字應用，以進(jìn)行特定待測設備的測試。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(guò)程的任何階段(從開(kāi)始階段到最終的系統測試階段)。模式發(fā)生器一般都非常方便，非常適合于半導體電子測試，既可作為數字系統控制器來(lái)運行用戶(hù)定義的控制算法，又可作為軟件工程師開(kāi)發(fā)針對待測設備的軟件應用的調試工具。