基于ARM的数字集成电路测试系统的研究

张建文

摘 要：为了丰富数字集成电路测试系统功能，实现上位机数据独立传送，本文采用ARM控制器，设计一套数字集成电路测试系统。首先，对ARM处理器进行简要概述，其次，明确设计目标，提出系统设计方案，最后，制定系统调试步骤，并对其调试结果做出分析。调试结果表明：本文提出的数字集成电流测试系统设计方案满足设计要求。

关键词：ARM；数字集成电路测试；软件架构

中图分类号：TP311 文献标志码：A

近年來，数字集成电路逐渐融入人们的日常生活中，无论是农业、工业，还是服务业等，均离不开数字集成电路。目前，集成电路与我国国防建设、国民经济发展建立密切关系。为了保证国防建设与时俱进，提高国民经济发展速度，必须将数字集成电路作为重点研究对象，而ARM处理器是当前应用开发比较火热的技术，其在单片机基础上增加了很多功能，本文将采用该项技术，设计一套测试系统。

1 ARM处理器简介

ARM处理器产品系列有很多，包括ARM9E、ARM10E、Cortex等。ARM体系结构特征如下：

（1）寄存器较多，可根据开发人员需求，应用于多个领域。

（2）体系结构由两部分构成，分别是store、Load。

（3）支持多寄存器指令运行，包括store指令、Load指令。

（4）具备单时钟周期运行，按照单条操作命令执行任务。

（5）支持指令集的扩散，在编程模式中添加了数据类型和寄存器。

2 基于ARM的数字集成电路测试系统软件设计

2.1 设计目标

本次研究将选取ARM作为核心处理器，设计一套数字集成电路测试系统，支持32管脚同时测试，保证其测量深度达到2M，测试频率在20M左右。

2.2 设计方案

本次研究采用软件开发工具为Visual Studio 2008，数据存储与用户信息设置采用的工具为SQL Server2008，ARM程序的开发与调试选取的工具为keill软件，并通过USB口驱动程序。如图1所示为测试系统软件总体架构设计。

2.2.1 上位机软件层

该层次位于整个系统的最上端，与用户直接接触。用户可以根据自身需求，设置测试项目信息、群组信息、个人信息等内容。除此之外，上位机层支持测试结果的展示，使用上位机即可查看测试结果。

2.2.2 USB 驱动层

该层次位于整个系统的中间部分，主要用于驱动函数，构建上位机层与ARM层之间的通信连接，实现数据解析与编排，作为整个测试系统的运行的纽带。

2.2.3 ARM 程序层

该层次位于整个系统结构的最下端，是整个系统运行的核心控制器，支持多个测试版同时运行程序，通过程序编写，分别对各个控制板进行程序控制，从而达到预期目的。

关于系统软件流程设计如下：

本次研究选取ARM作为核心控制器，通过编写程序对各个模块进行实时控制，利用USB总线实现数据发送，使其从上位机传输至ARM中。在其基础上，利用ARM处理器将数据发送到扩展板上，或者将其发送至DTB板、TFB板，最后对交流参数、直流参数、多项功能进行测试，并对其测试结果进行分析。系统软件流程设计如下：

第一步：打开测试工程；

第二步：判断工程是否存在，如果存在，则执行第四步，反之，执行第三步；

第三步：构建新的测试工程；

第四步：判断USB总线连接是否存在问题，如果存在问题，则执行第五步，反之，跳转到第六步；

第五步：构建USB总线连接；

第六步：测试系统初始化处理；

第七步：下载工程参数；

第八步：运行程序；

第九步：芯片测试；

第十步：返回测试结果；

第十一步：判断测试是否停止，如果已经停止，反之，返回第九步；

第十二步：停止测试。

关于上位机软件结构的设计：

该部分设计同样分为3个层次，分别是表示层、业务逻辑层、数据访问层。

（1）表示层设计

该层次的作用主要在于为用户提供结果展示界面，该层次位于上位机软件的最上层，与用户直接接触，用户可以根据自身需求，通过参数设置与程序运行，从而获取数据结果。

（2）业务逻辑层

该层次主要用于业务逻辑处理，通过数据计算，体现业务价值。此次设计将其设置在表示层与数据访问层的中间，在两者之间建立连接，从而实现业务交流。该层次是抽象出来的类，除了需要对数据进行验证，判断其合理性以外，还需要对其操作步骤的完整性进行探究，为用户层提供数据调用工具。

（3）数据访问层

该层次主要用于数据操作，根据实际需求，采取数据修改、删除、添加、查找和更新等多项操作。主要负责数据库系统的访问，对XML文档、文本文档、二进制文档的调整与控制。本次设计将其设计为数据库操作类，为业务层提供数据资源。

3 系统调试步骤与结果分析

为了验证本文提出的测试系统设计方案满足相关需求，本文将对该系统进行调试，经过调试，使其达到设计标准。

此次调试选取的调试环境为Windows 7，并安装keill软件。调试步骤如下：

第一步：运行ARM程序，测试系统功能，并分析数据结果。将测试结果与标准值进行对比分析，判断其是否在误差允许范围之内，如果在该范围内，则通过，无需调整，如果不在该范围内，需要重新设置参数，再次调试。

第二步：调试USB驱动层。利用USB，在上位机层与ARM层之间建立连接。在上位机层发出控制命令，根据命令内容在ARM层编写程序内容，通过观察程序执行结果，检验上位机是否有相应结果出现，从而判断USB是否连接正确，起到预期作用，如果异常，重新调试。

第三步：调试上位机层。该层次主要用于控制与结果验收。以此，对其的调试方法为下达控制命令，在ARM层中检验是否接受到命令信息，另外，在USB层无误的情况下，检验程序运行结果是否可以在该层次显示，如果均无误，则不用再次调试，反之，再次调试。

调试结果见表1。

结语

本文选取ARM作为核心控制器，对数字集成电流测试系统展开研究。本次研究将系统划分为ARM程序层、USB驱动层、上位机层分别进行测试。其中，ARM程序层用于系统控制程序编写与执行；USB驱动层用于构建ARM程序层与上位机层通信连接；上位机层用于下达控制命令与结果展示。经过调试，其结果表明本文设计的基于ARM的数字集成电路测试系统满足设计要求。

参考文献

[1]张红升，王国裕，陆明莹.基于MATLAB定点运算的数字集成电路协同设计方法[J].微电子学，2017（1）：87-91.

[2]郄君，韩晓倩，李颜鑫.基于ARM的远程电能质量监测系统的研究与设计[J].电源技术，2016，40（8）：1703-1705.

[3]徐立艳.基于ARM和LabVIEW的网络数据采集测试系统设计[J].现代电子技术，2016，39（5）：24-27.