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或多個數字信號，而某些信號非常難以生成。模式發(fā)生器是專為解決這個問題而設計的。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)生器來將數字模式集成在整個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行故障測試，并且數字系統(tǒng)通過用戶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開發(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的測試條件。模式發(fā)生器可以解決的其中一個測試難題是，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)生器可以用來仿真數字電路，以評估輸出響應，從而與期望的響應進行對比，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(tǒng)等其它應用中丟失。對于這種應用，可能需要多個變寬的數字激勵信號，并要求具有足夠內存以產生必要位的流模式。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字節(jié)、字和長字的寬度，從而實現長達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(tǒng)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)生器無法提供所需的扇出功能(除非以測試系統(tǒng)成本為代價)。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，另一個測試難題在于開發(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關鍵考慮因素是轉換成內存深度的最小測試矢量或位流長度，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。這一過程通常需要一些時間來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。

在任一情況(自動或手動)下，優(yōu)化都是一個因素，這是因為這個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鍵因素。有時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部分來完成任務。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(tǒng)置于一種想要的狀態(tài)、以想要的可編程頻率速度進行操作、通過一系列狀態(tài)快速進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，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(tǒng)中，條件觸發(fā)對于是至關重要的，該功能可以實現閉環(huán)控制操作，根據定義的數字系統(tǒng)條件開始一個數字模式音序器或停止音序器，或者對另一個激勵信號作出響應。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)生器允許通過單步調試位模式序列來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(無論是初始開發(fā)階段還是最終的系統(tǒng)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(zhí)行命令和算法，以進行軟件驗證。你可以預覽想要的狀態(tài)，進行比較并向后跟蹤軟件步驟，以進行調整。因此，必要時，模式發(fā)生器可以用作簡單的串行鏈路來下載定制待測設備配置以進行軟件評估和測試。

此外，出現了許多軟件使能工具，這些工具有助于在測試開發(fā)階段快速實現硬件配置的啟動和運行，其范圍涉及定制專有軟件、標準驅動器、面板顯示控制，甚至儀器網頁，比如Agilent Technologies(安捷倫)推出的34950A和LXI L4450A數字I/O產品附帶的軟件使能工具。這些工具使用戶能夠通過web瀏覽器進行快速配置并對模式發(fā)生器進行控制，從而節(jié)省了寶貴的時間。圖3顯示了Agilent網頁接口工具。

選擇模式發(fā)生器的考慮因素

選擇模式發(fā)生器時，必須考慮多個因素。評估和選擇最適合你要求的模式發(fā)生器時應牢記以下各項：

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發(fā)時間。如果你沒有時間現學如何對模式發(fā)生器進行配置和編程的話，現成的經驗至關重要。嘗試獲取易于配置的軟件工具，比如儀器網頁，使您的系統(tǒng)快速啟動并運行。許多這樣的組件都內置在產品中，既節(jié)省了時間又降低了成本。

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(jié)來支持DUT。

本文小結

當數字激勵信號可能丟失時，模式發(fā)生器非常適合數字應用，以進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)生器用在測試過程的任何階段(從開始階段到最終的系統(tǒng)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(tǒng)控制器來運行用戶定義的控制算法，又可作為軟件工程師開發(fā)針對待測設備的軟件應用的調試工具。