LABVIEW和單片機串口通信在半導體模塊測試設備中的應用

徐慶坤

摘要：本文采用LabVIEW作為開發平臺，通過串口使上位機與單片機進行通信。利用LabVIEW平臺編寫的界面進行參數設定，換算成單片機易識別使用的數據，通過串口傳送給單片機，然后由單片機進行數字I/O口邏輯控制、模擬信號控制和時間控制，完成對半導體模塊的測試。

Abstract： In this paper， LabVIEW is used as the development platform， and the computer communicates with the single chip through serial port. The interface of LabVIEW is used to set the parameters， which can be converted into the data easily recognized and used by the single chip computer， and then transmitted to the single chip through serial port. Then， the single chip carries out the logic control of the digital I/O port and the control of analog signal and the control of time， and completes the testing of semiconductor module.

關鍵詞：LabVIEW；串口；通信

Key words： LabVIEW；serial port；communication

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）30-0184-02

0 引言

隨著科學技術的高速發展，面對越來越復雜的測試條件，越來越多的測試參數，對功能強大，測試效率高，成本低廉，系統更靈活、更智能化的半導體測試設備的需求已經是一種不可阻擋的趨勢。原有的半導體測試設備多為單臺設備對單一參數的測量，重復連接被測元件，手工計數大大降低了測試效率。本文將LabVIEW良好的人機界面功能和計算機強大的數據處理功能及計算功能與單片機實時控制功能的優點相結合，開發出了集多個測試參數，保存測量結果，校準功能于一體的全自動半導體晶閘管測試設備。

1 串行通信的基本知識

在實際項目應用中，上位機與其它的外部設備之間需要要進行通信，而且上位機之間也需要進行通信。

通信有兩種基本方式：并行通信和串行通信。并行通信是一組數據的所有位同時進行傳送。串行通信是一組數據一位位地按順序傳送。串行通信的主要特點是通信線路簡單，只要兩根數據傳輸線就可以實現通信，大大降低了通信所用成本。

串行通信有兩種傳送方式：異步傳送和同步傳送。同步傳送方式一次同時傳送一組數據。在這一組數據的開始處要用同步字符SYN來加以指示。異步傳送是以字符為單位進行傳送的。它用一個起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結束。

串行通信的數據傳送方向有單工、半雙工和全雙工三種方式。本設備中采用異步半雙工方式。

2 LabVIEW的串口通信

LabVIEW是一種基于圖形開發、調試和運行程序的集成化環境。其開發環境包括前面板和流程圖兩部分。前面板主要用于數據的輸入設置和輸出觀察；而流程圖是圖形化的源代碼。與傳統編程語言最大的區別在于：傳統的編程語言使用純文本語言編程，而LabVIEW使用圖形語言編程，好理解，容易掌握，界面非常直觀形象，可以編寫出良好的人機界面。同時LabVIEW支持多種硬件接口，如GPIB、VXI、RS232和RS485等協議的硬件及數據采集卡。本文中采用串口RS232通信，即經濟實惠又能達到預期目的。

LabVIEW中用于串行通信的節點實際上是VISA節點。分別實現配置串口，串口寫入，串口讀取，關閉串口等。串行通信節點的使用方法比較簡單，且易于理解，下面對各節點的參數定義、用法及功能進行介紹。

2.1 VISA打開：VISA資源名稱所指定設備的會話句柄并返回會話句柄標識符。（圖1）

2.2 VISA配置串口：初始化、配置串口。該節點可以設置串口的波特率、數據位、停止位、奇偶校驗位、緩存大小等參數。

2.3 VISA設置I/O緩沖區的大小：如需設置串口緩沖區，須先運行VISA配置串口VI。

2.4 VISA寫入：將寫入緩沖區的數據寫入VISA資源名稱指定的設備或接口。

2.5 VISA讀取：從VISA資源名稱所指定的設備或接口中讀取指定數量的字節，并將數據反回至讀取緩沖區。

2.6 VISA關閉：關閉VISA資源名稱指定的設備會話句柄或事件對象。

本文中LabVIEW串口通信的流程圖如圖5所示。

3 單片機的串口通信

本文中串口通信的個參數設置為：波特率為9600，無奇偶校驗，8位數據，1位停止位。單片機晶振采用11.0592MHz。RS232轉換為TTL電平。

4 應用

半導體模塊測試中需要測試的參數種類多，每只模塊封裝原件的數量各異，形式繁多。因此在測試中需要頻繁切換相應的電路。這時應用串口通信對各對應的接口進行切換控制，既方便快捷又簡單有效。

設備中使用的串口協議格式如圖6。

測試設備的主結構如圖7。

測試過程為：首先在上位機的LabVIEW界面上設置模塊編號、電壓、電流、時間等各項參數；放置好被測模塊，開始測試。LabVIEW把設置的參數換算成符合串口協議的各條串口數據，傳送給單片機。單片機接收到串口命令后開始解析每位數據，根據數據值和預先編好的邏輯時序設置I/O控制信號，DA信號等完成測試設定值的設置；然后經過采樣系統對所需的電壓電流信號進行采樣換算，再把換算結果通過串口傳給上位機。上位機上的LabVIEW平臺再把接收到的串口數據分析運算轉換成測試人員容易識別的數值和波形結果，最后存儲測試數據。

5 結論

本文中所用的方法實現了半導體模塊參數的自動化測試。模塊單元自動切換，各項參數按設置順序測量，所得測試結果自動保存在上位機內。此方法應用于測試設備中，測試便捷、快速、準確，大大提高了生產使用單位的測試效率。

參考文獻：

[1]王顯軍.LabVIEW對串口采樣測量數據的處理[J].電子測量技術，2014.

[2]梁國偉.基于LabVIEW的串口數據采集的實現及應用[J].計算機應用，2009.

[3]朱建平.基于LabVIEW的單片機串口通信實現[J].機械工程與自動化，2008.