基于LabVIEW的高速加载板自动校准技术研究∗

孙崇钧 张明虎

（武汉数字工程研究所 武汉 430205）

1 引言

加载板是集成电路测试系统测试通道口弹簧针与被测集成电路引脚之间的连接电路，通常是以绝缘板为基材，切成一定尺寸，附有设计好的导电图形，实现集成电路输入/输出端口与被测集成电路的输入/输出引脚之间的互连。图1是集成电路测试系统工作时高速数字信号的传输路径示意图，高速数字信号从高速信号驱动/比较模块发出后，通过测试通道口弹簧针（Pogo Pin）到达高速加载板，在高速加载板上传输后到达被测集成电路引脚（DUT I/O）。

目前，随着集成电路的数据速率越来越高，集成电路测试系统可提供的测试速率能力也越来越高，对加载板传输性能的要求也越来越高，当传输速率高于200Mbps或者信号上升时间小于1ns时，加载板的性能对测试信号的信号完整性产生较大的影响，需要定期对加载板进行校准。

图1 集成电路测试系统工作时高速数字信号的传输路径示意图

2 高速加载板校准方法

由于集成电路测试系统加载板大多数是以送检方式进行校准的，一般采用基于外部仪表的校准方法，该方法无需集成电路测试系统，解决了在没有配套集成电路测试系统时的加载板校准，更适合于日常的校准服务，增强了加载板校准方法的使用灵活度，扩大了加载板校准技术的应用范围。如图2所示，使用示波器、误码仪等外部仪表，在加载板与测试通道口弹簧针（Pogo Pin）的连接处（Pogo Via）发送高速数字信号，在加载板与集成电路的接口处采集信号，通过对比信号的参数（传输速率、幅值衰减、误码率以及上升时间等）的变化情况来实现高速加载板的校准［4～6］。

图2 高速加载板校准方法示意图

3 高速加载板校准软件设计

高速加载板校准软件作用是将校准过程中仪表控制、参数设置、数据采集和处理、报表生成等功能进行整合，以实现集成电路测试系统加载板校准装置对被校加载板每个通道、所有参数的校准，并能够实现较好的用户交互性、系统模块化及扩展性。校准软件属于过程检测、控制类软件，所以采用LabVIEW的事件结构对校准软件进行有效的规划，增加可读性并且便于修改，有效提高了软件运行效率［7～10］。

3.1 校准流程设计

校准软件的工作流程（如图3所示）如下：

1）使用LabVIEW自动化测试工具Measurement&Automation来搜索与计算机连接的仪器，获取仪器IP地址；

2）控制加载板焊盘上的探针切换到被校通道N；

3）系统初始化，根据需要选择工作模式，校准软件的操作面板使用Tab控件作为容器，在对应的操作面板上的“参数配置”进行设置；

4）向仪器发送开始校准的指令；

5）等待完成加载板所有通道和所有参数的校准，读取校准结果；

6）对此结果进行处理，并将结果保存至对应的数据库文件中；

7）操作结束，等待用户新的指令，并重复上述操作。

高速加载板校准软件实现了整个校准流程的全自动化，以高速加载板误码率校准为例，误码仪会根据其上一次检测时的配置情况对码型发生器输出的码流进行采集，当当前码流的幅值、频率或码长与上一次不一致时，误码检测单元会检测不到码流，会产生同步丢失错误（sync loss），校准过程就无法正常运行，如果手动进行这一过程，将严重影响校准效率，校准软件的价值也会大打折扣。针对码流同步丢失的问题，校准软件在“初始化及校准参数配置”步骤中加入控制语句实现自动同步配置。

1）发送指令“：SYSTem：CFUNction：ASEarch”，切换到auto search模式；

2）发 送 指 令“：SENSe：MEASure：ASEarch：SELSlot 4”，选择需要进行auto search的模块ED；

3）发 送 指 令“：SENSe：MEASure：ASEarch：STARt”；

4）等待大概3s后完成auto search操作；

5）发送指令“：SYSTem：CFUNction OFF”，auto search结束。

图3 校准软件工作流程

3.2 校准软件模块化设计

本文将高速加载板校准软件分为参数校准模块、配置管理模块、通信控制模块、数据处理模块、数据库操作模块、报表生成模块6个独立的子vi程序，将各个模块的主要结构和流程描述出来，并定义和调试好各模块框架之间的输入、输出关系。校准软件的模块化可以大大减少软件设计开发的工作量，是提高开发效率的有效途径，也降低了后期调试和维护的成本；模块化的设计也能够动态调整、删除、新增校准仪表、校准项、人机交互形式等内容而不影响校准软件的整体构架。

以参数校准模块为例，其程序流程如图4所示，首先从不同的参数配置文件中读取配置值，然后向指定的仪器发送命令对仪器进行配置，然后从仪器中获取命令执行后的返回值，最后通过对校准数据的处理得出校准结果，结果显示在软件前面板，同时保存到记录文件中。

图4 参数校准模块流程

由于校准仪器品牌各异、控制方式不一致带来的控制信号接入、数据传输、校准结果整合等难题，在校准软件设计中通过制定统一的设备接口规范来完成设备句柄、数据结构及驱动参数的统一，接口规范的设计分为配置参数组织形式和配置参数访问方法。

1）接口规范配置参数组织形式使用由“名值对”组成的配置文件来存储。配置文件可以与数据库中文件互相转换。“名值对”格式如下：

channel=ch1

mode=auto

timeout=5s

…

2）接口规范配置参数访问方法使用“LAN接口数据读/写”对配置参数进行访问，针对一次读取或修改多个配置项的情景，设计了“读配置文件.vi”和“写配置文件.vi”来处理对配置文件进行读写操作。以读配置文件为例，其子vi流程图如图5所示。程序根据传入的配置文件路径打开配置文件，然后根据要读取的配置项的个数循环读取各配置值，最后将读取的结果输出到输出簇并关闭配置文件。

读配置文件.vi的输入、输出参数如表1所示。

图5 读配置文件子.vi输入输出接口

表1 读配置文件.vi输入、输出参数

3.3 校准软件容错性设计

在校准软件设计中采取预防措施，保证在校准软件运行过程中即使出现错误，也可以尽量避免、降低错误带来的伤害，不影响校准继续执行。具体措施包括：遇到不可预期错误时，后续程序停止执行；遇到可预期错误时，针对此错误进行预定的处理，采取错误处理机制，比如显示错误提示信息等。

4 结语

本文介绍了基于LabVIEW的高速加载板自动校准方法和具体实施方案，校准软件采用Lab-VIEW图形化编程语言编制，对校准仪表的控制命令以及数据的传输均通过以太网（TCP/IP协议）实现，通过全自动的校准流程、模块化的设计以及容错性设计实现了不同硬件设备的自动适配，最大程度解决校准仪表品牌各异、控制方式不一致的带来的控制信号接入、数据传输、校准结果整合等问题，最大程度减少了校准软件扩展的复杂度，提高校准软件的适应性。