基于LabVIEW的集成电路测试分析仪

对故障芯片内部可能存在的短路情况，系统具备双重保护功能，一是与2个电源管脚串接的限流电阻；二是SN754410自身具有热保护功能，当电流过大导致温升超出限度时会自动关断，保护芯片和电源不受损害。
2．1．3 通信电路
单片机系统与上位机传统上采用RS 232总线通信，但目前很多计算机尤其是笔记本电脑已不支持串口。如仍采用RS 232通信方式，则会给测试仪的应用带来极大的不便。为提高测试仪的适用性能，采用FT232设计了RS 232与USB的接口，为测试仪提供了即插即用和热插拔的良好特性。使用FT232与上位机连接前，需要事先安装相应的驱动程序。驱动装好后会在系统中产生一个虚拟串口，上位机软件可通过这个虚拟串口与测试仪建立连接。
测试仪上设计了可供选择的两路电源接口。一路通过外部稳压电源接入，另一路取自USB接口。一般情况下USB接口可以提供500 mA以下的电流，足够测试仪使用，可以免去外接电源。
2．2 测试软件设计
单片机软件采用C语言编写，以便于程序维护和扩展。软件流程图如图4所示。单片机上电后处于空闲等待状态，被测芯片插座与电源断开。当收到上位机发来的测试命令、芯片型号和封装等信息后，首先根据封装类型给对应电源管脚上电，再根据命令类型选择测试矢量来源(即决定使用固化的数据还是用户数据)。测试完毕后，如果先前命令是“功能测试”，仅将判别好坏的结果返回上位机，如果是“逻辑分析”，则需将响应矢量发回上位机，由上位机根据响应矢量数据生成波形图。

2．3 测试矢量与响应矢量设计
测试矢量和响应矢量是测试操作的基本数据结构。测试矢量是欲向芯片管脚施加的激励数据，响应矢量是单片机从芯片管脚读回的数据。两者均为16位，与芯片管脚一一对应。测试矢量的16位数据中对应于芯片输入管脚的那些数据位是激励位，对应于输出管脚的数据位是功能正确时的响应。对于功能测试，测试矢量预先根据真值表生成并存于单片机FLASH中。如果是逻辑分析，测试矢量由用户提供。响应矢量中仅对应于芯片输出管脚的那些数据位有意义，单片机通过读取芯片管脚状态获得响应矢量。
一个完整的测试过程包含施加测试矢量、读取响应矢量、响应矢量比较3个步骤。为了简化操作，单片机采用端口读写方式，这样一个16位的矢量只需2次8位读或写操作即可完成。需要注意的是，响应矢量与测试矢量的比较仅对其中的芯片输出位有意义，由于程序中采用字节比较方式，应采取措施屏蔽掉输入位对比较结果的影响。针对这个问题，设置了16位的屏蔽矢量，该矢量将对应于芯片输入管脚的数据位置“0”，对应于芯片输出管脚的数据位置“1”。在执行比较操作前，先将测试矢量和响应矢量分别与屏蔽矢量进行位与后再比较，从而消除了输入位对比较结果的影响。屏蔽输入位的流程如图5所示。

3 上位机软件设计
上位机软件提供了一个操作友好的人机界面，使用LabVIEW平台开发。LabVIEW是图形化编程工具，内置有各种仪器驱动程序和操作面板控件，非常适合测试与控制系统的设计。利用LabVIEW开发上位机软件需要重点解决2个问题：一是通信功能的实现；二是测试数据编辑和波形显示的实现。
LabVIEW中实现串行通信十分方便，仅需调用串口配置、串口写、串口读等函数，对函数参数简单设置即可，整个过程完全图形化操作，简便快捷。测试数据编辑和波形图显示是本设计的一个特色，利用LabVIEW中的数字数据(Digital Data)和数字波形图(Digital Wave Gragh)控件可以十分容易地实现这2个功能。数字数据控件类似于一张真值表，用户可以任意添加和删除数据。数字波形图将测试响应以图形的方式直观显示出来，横轴代表时间，纵轴代表信号，不同信号配以不同的颜色，便于识别与分析。开发的软件界面如图6所示。软件包括功能测试和逻辑分析2部分。功能测试位于界面左侧，用于快速判别芯片有无故障，用户仅需设置好芯片型号、封装类型、串口号等参数，按下“开始测试”按钮启动测试。如果功能正常，则会显示绿灯表明测试结果正确。反之显示红灯，指示芯片故障。界面右侧是逻辑分析部分，用户预先在数据窗口中编辑好测试向量，按下“发送数据”按钮启动测试，待测试完成后即可看到用波形图显示的响应结果。

4 结语
本设计利用LabVIEW开发平台和单片机系统，实现了一个性价比良好，界面美观，操作方便，体积小巧的集成电路测试分板仪。该仪器在传统功能测试的基础上加以扩展，增加了芯片逻辑分析功能，并辅以波形图的直观显示方式。经测试，系统功能正确，运行稳定，各项指标均达到要求，为数字电路实验教学和管理提供了有力工具，具有良好的推广与应用价值。