数字测试仪下的参数测试单元的设计

1 通信协议

　　与传统测试仪不同，该测试仪采用了Altera系列的FPGA芯片作为主控制芯片，这意味着该测试系统无法借助MCU核自身的指令系统来简化整个系统的指令系统。本测试仪的内部指令，全部采用了自定义的指令系统，能够完整的对系统测试时的各个动作进行操作和切换,同时可以灵活地根据客户需要进行各种设计和改进，不会因为受限于MCU内核而出现系统瓶颈，在整个设计中具备了非常强的自主知识产权。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3 测量模块原理图

　　整个测试仪是基于PLX9054芯片进行的32位数据的PCI通信。为了协同整个测试系统控制，参数测试单元的控制设备采用了32位PCI数据中的24位作为内部总线来控制各种测试动作，实现控制状态的转换。整个数据流如图4所示，每个数据包包含了24位数据，其中高8位定义为地址码，用来解释整个系统的各种操作，包含了数字和模拟参数测试的各个动作。低16位为测试数据位，用来传输测试必须的各种数据。

　　其中，参数测量的指令包含了FVPMU加电压测量指令，该指令包含了5个命令地址：0011_1100、0011_1101、0011_1110、0011_1111、0100_0000依次表示测量中选取采样电阻命令、加压命令、电流保护命令、上限电流和下限电流保护命令。此外参数测量指令还有类似的FIPMU加电流测量指令等各种测量指令。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4 数据流格式

　　之前提到过为了提高参数测量的精度，采用了两套精度校对方案分别从代码校对和硬件控制两个方面对测量过程进行监控和校对。代码校对是根据实际的测试经验来提高测试精度。硬件控制则具体分为两个器件手册说明，在测试流程中加入校准参数步骤进行，第一个步骤是输出过程中加入以比对为基础的PID算法，将ADC回采的实际输出电压值和根据输入数据得到的理论输出值进行比较，然后进行相应的补偿，以保证输出准确。第二个步骤是采用Kelvin四线桥接技术，首先控制参数测量单元评估从测试仪输出端到DUT的传输线阻抗，再在后级测试中进行屏蔽，从而提高整个系统的测试精度。具体的测试控制流程如图5所示。