數字集成電路測試系統驅動程序的設計及實現研究

沈霆

摘 要：本文分為三部分，從數字集成電路測試系統驅動程序概述、設計與實現三個角度對數字集成電路測試系統驅動程序作全面的分析闡述，期望可以為相關的從業者與研究者提供建設性意見。

關鍵詞：數字集成電路測試;系統驅動程序;設計

科學技術的進步為數字集成電路發展創造了良好的環境，就現階段來看，數字集成電路測試技術已經得到了深入的研究，并取得了較好的成果。隨著集成電路集成度的日益提升與引腳的增多，對集成電路測試系統的功能提出了更高的要求。

一、數字集成電路測試系統驅動程序概述

集成電路是指借助相應的科學技術，將一個電路中所需要的二極管、三極管、電容、電阻等電子元器件與導線連接至一起，在完成制作后將其封裝都一起，并形成一個具有電路功能的微型電子器件。而集成電路測試系統是指專門用于集成電路測試的儀器，通過進行系統測試可以將其中不合格的芯片提取出來，以此提升芯片質量，常見的集成電路測試分為數字信號集成電路測試、混合信號集成電路測試及模擬信號集成電路測試等，因為現代化電氣工程多采用數字信號，因而數字集成電路測試系統成為最常見和常用的集成電路測試類型。其測試過程大致分為三種，即直流參數測試、功能測試及交流參數測試，硬件結構包括機箱、DTB板、CPU板、DPS板、DIB板等。數字集成電路測試系統驅動程序主要的職責是實現上層軟件對硬件的控制與信息傳輸，按照功能不同可以將其分為通道模塊、時序模塊、歷史記錄模塊、測試向量模塊、狀態模塊、控制模塊及Keep Alive向量模塊。

二、數字集成電路測試系統驅動程序設計

在數字集成電路測試系統驅動程序設計過程中，需要始終遵循和貫徹“高內聚、低耦合”的標準與原則。具體的設計內容包括以下幾方面：①分層設計：如何實現上層軟件對底層硬件的良好控制是驅動程序設計的要點之一，分層設計可以將驅動程序分為系統層、功能層與器件層。系統層以測試機為控制對象，功能接口包括測試通道驅動器、比較器及PPMU配置等，資源管理程序可以對測試機背板的測試板卡進行自動識別，進而保證上層界面可以直接使用硬件資源。功能層主要包括通道模塊、狀態模塊、歷史記錄模塊及時序模塊等。器件層的功能是實現對測試板卡上器件的控制，為實現這一功能，需要組合大量器件的組合，形成類，進而實現器件的利用;②總線傳輸接口設計：此設計方式是在器件層的每一個器件類初始化過程中，傳入器件在總線上的地址與總線控制句柄，各個器件類的成員函數在進行讀寫時可以調用實現設置好的I/O函數，但這種設計方式存在一定的局限性。因此，可以在驅動程序中設計抽象基類 PhysicalIO，實現創建公共接口的目的。另外，和可以采用依賴注入的設計方式，以期減少總線傳輸接口與器件層代碼之間的耦合度，在設計的最后，使用統一的I/O接口將數據寫入總線;③消息隊列：消息隊列是遠程間通信或者同一進程的不同線程間的通信方式，為實現消息隊列通信方式，可以利用ZeroMQ庫實現應用程序與進程之間的信息傳遞，如果此過程中驅動程序收到的信號為中斷信號，則可以立即對信號進行核對，并傳遞給上層軟件，上層軟件收到信號后可以確定事件類型，開展后續操作;④遠程過程調用：通過計算機遠程控制系統對驅動程序運行進行全程監測，并實現遠程過程調用，模式可以采用客戶端 -服務端，將請求程序作為客戶端，服務端為提供服務的程序，整個過程類似于本地過程調用，當服務程序收到調用信息后可以通過調用驅動接口完成要求的操作，并返回到結果信息。

三、數字集成電路測試系統驅動程序實現

數字集成電路測試系統驅動程序測試是整個開發過程中必不可少的步驟，也是保證其后續運用功能充分實現的必要工作。一般來說，數字集成電路測試系統驅動程序實現需要經過單元測試和系統測試兩方面的測試工作，就單元測試角度來說，其主要是對驅動程序器件層與功能層各個類型的正確性進行測試，測試流程為器件層各個硬件類型→功能層各功能模塊測試卡參數配置的準確性。另外，還需要對驅動程序中各個模塊的功能接口的功能實現進行測試，常用的測試接口有 Mocklo。存儲器類單元測試時，可以先將基地址輸入至基地址存儲器中，而后訪問4K地址空間。電子引腳類單元測試時要重點測試寄存器地址、邏輯順序是否正確。歷史記錄模塊單元測試時，首先需要調用各成員函數接口，測試是否正確，而后測試動態讀取流程是否可以執行成功。系統測試重點包括測試平臺搭建測試、PPMU測試、測試通道波形輸出測試及歷史記錄讀取測試等，以 PPMU測試來說，在加壓、測壓功能測試過程中，需要先選擇 PPMU的兩種模式，而后調用驅動接口設置相對應的電壓，進而測試通道的輸出電壓。而在加流、測流功能時，需要先將 PPMU的加流、測流模式選中，等電流通過測試通道后斷開測試通道與芯片引腳的連接，得到測定狀態下的電流大小。

四、結論

數字集成電路測試的重要之處就在于其可以有效提升繼集成電路產品質量和可靠性，因而數字集成電路測試系統一直被視為重要的技術，受到國家的高度重視。數字集成電路測試系統驅動程序是實現測試系統人機交互界面控制測試機硬件的重要部分，不僅可以有效減輕上層程序的編程所要承擔的負擔，而且可以增強和實現驅動程序的可移植性，對測試系統構建與擴展均有重要的意義。因此，要進一步加大這方面的技術研究。

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