可编程逻辑器件单粒子辐照性能测试系统技术方案

本发明专利技术公开了了一种可编程逻辑器件单粒子辐照性能测试系统，涉及集成电路测试技术，包括上位计算机、真空罐、粒子源、至少一层隔离墙、至少一台测量设备、电源；待测电路板包括主控制器、待测可编程逻辑器件、和可选的非易失性存储器、或随机存储器；上位计算机中预装有控制软件。本发明专利技术的可编程逻辑器件单粒子辐照性能测试系统，可以实现单粒子辐照实验流程的自动化操作，降低实验操作人员的工作量，并适应多种不同型号的待测可编程逻辑器件，具有通用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路测试技术，是ー种航天电子技术中的集成电路辐照性能测试装置。
技术介绍
航天器在运行过程中会受到来自宇宙空 间的高能粒子和射线的辐照。空间辐射作用于航天器中的半导体器件，有可能会导致器件的故障和失效。当空间辐照作用于半导体存储器件吋，辐照可能会导致存储器中的数值发生错误的翻转，这ー现象称之为单粒子翻转(Single Event Upset, SEU)。可编程逻辑器件，尤其是现场可编程门阵列(FPGA)，作为含有大量SRAM存储单元和触发器的集成电路元件，尤其容易在空间辐射条件下发生单粒子翻转。因此，在将FPGA应用于航天任务之前，准确地测量FPGA芯片的单粒子辐照性能就显得非常重要。针对集成电路单粒子辐照性能的测试方法和测试系统，已经有文献进行过相关的研究。在中华人民共和国专利局公开的申请号为96111451. 7的专利技术专利申请公开说明书、申请号为200710176529. 9的专利技术专利申请公布说明书、申请号为200410083647. I的专利技术专利申请公开说明书、申请号为200710301592. O的专利技术专利申请公布说明书和申请号为200810114876. 3的专利技术专利申请公布说明书中，给出了许多针对处理器进行单粒子效应测试的方法和系统。但是对于在当今电子系统中得到广泛应用的可编程逻辑器件，上述文献中提供的单粒子效应测试系统并不适用。在美国专利文献US 2010/0163756 Al 中，Richard McPeak, RanchoPalos 等给出了ー种对集成电路进行单粒子效应进行测试的系统。此系统对粒子源没有采取任何隔离措施，实验操作人员有可能会直接受到粒子的照射。该方法需要实验操作人员直接手工操作电源与測量设备，这也不利于辐照实验的自动化操作。并且，本方法侧重于对存储器芯片进行测试，并不宣用于对通用的可编程逻辑器件进行测试。在中华人民共和国专利局公开的申请号为200780027325. 7的专利技术专利申请公布说明书中，荪寿钟给出了ー种通用的对集成电路进行单粒子效应进行测试的方法。此方法要求被测器件必须具有内嵌的扫描链电路，如果待测的可编程逻辑器件没有内嵌扫描链电路，则无法应用此方法进行测试。在中国专利文献CN 101458299 A中，李威、黄国辉等给出了ー种对可编程逻辑器件进行单粒子效应测试的方法。此方法将实验用电路板分为两部分，分别是真空腔外的测试电路板和真空腔内的辐照电路板，两块电路板需要使用互连线通过真空腔腔体上的插座进行连接。这增加了系统复杂度，可能会影响到系统运行的可靠性。另外，此方法使用摄像头直接观察测试电路板上的数码管、以此来判断电路工作是否正常，此种观测手段能够观察到的信息十分有限、灵活性较低、难于处理功能复杂的用户逻辑；并且，仅仅通过摄像头无法得到可编程逻辑器件中用户电路的详细翻转情況。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提出一种可编程逻辑器件单粒子辐照性能测试系统，针对可编程逻辑器件进行单粒子辐照性能测试通过上位计算机与电源、测量设备、待测电路板之间的连接来提高实验操作过程的自动化程度，将主控芯片和待测芯片安放在同一块电路板上以提高系统运行的可靠性，使用主控制器对待测芯片的内部翻转进行详细统计，同时加强了对实验操作人员的保护。为达到上述目的，本专利技术采用的技术解决方案是一种可编程逻辑器件单粒子辐照性能测试系统，其包括上位计算机、真空罐、粒子源、至少ー层隔离墙、至少一台測量设备、电源；上位计算机与至少一台测量设备电连接，并双向通讯；粒子源与真空罐固接，面向真空罐内腔；至少ー层隔离墙设于上位计算机与粒子源之间，将测量设备、真空罐、电源、粒 子源置于隔离墙另ー侧，使实验操作人员免于辐射；隔离墙中设有缺ロ，以布设连接线；测试时，至少ー块待测电路板置于真空罐内腔，与测量设备电连接；待测电路板包括主控制器、可编程逻辑器件，主控制器与可编程逻辑器件之间双向通讯，主控制器与上位计算机双向通讯，或主控制器、可编程逻辑器件分别与上位计算机双向通讯；粒子源对准待测电路板上的可编程逻辑器件；上位计算机中预装有控制软件；电源为各部件供电。所述的单粒子辐照性能测试系统，其所述待测电路板还包括随机存储器、非易失性存储器其中之一，或它们的组合；随机存储器、非易失性存储器分别与主控制器双向通τΗ ο所述的单粒子辐照性能测试系统，其所述隔离墙为多层时，每层隔离墙中的缺ロ错位设置。所述的单粒子辐照性能测试系统，其还包括监控计算机，监控计算机位于至少一层隔离墙ー侧，上位计算机、測量设备、真空罐、电源、粒子源置于隔离墙另ー侧，实验操作人员位于监控计算机一方；监控计算机与上位计算机通过网络接ロ相连接。所述的单粒子辐照性能测试系统，其所述控制软件的测试步骤如下步骤A :对待测可编程逻辑器件进行配置；步骤B :对待测可编程逻辑器件施加激励；步骤C :从待测可编程逻辑器件读取响应数据并对其进行存储；步骤D :将结果数据上传给上位计算机、或同时传给监控计算机，并进行处理。所述的单粒子辐照性能测试系统，其所述测试中，依据测试目标的不同，在步骤A与步骤B之间对被测物施加辐照，或在步骤A结束后、步骤C开始前的连续时间区间中对被测物施加辐照，或在步骤A结束后、步骤D开始前的连续时间区间中对被测物施加辐照。本专利技术与现有技术相比，有益效果是(I)本专利技术采用上位计算机和主控制器对待测芯片进行配置和控制，不需要在待测芯片中内嵌扫描链电路，适合于完成针对可编程逻辑器件的测试任务。(2)本专利技术在粒子源与操作人员之间设置了至少ー层隔离墙，能够尽可能保护实验操作人员的安全。(3)本专利技术将主控制器、待测芯片、可选的非易失存储器、可选的随机存储器均放置在同一块电路板上，系统所需的连线变得更简单，同时提高了测试系统工作的可靠性。(4)本专利技术采用上位计算机对实验进程进行控制，可以实现测试过程的自动化操作，简化了实验操作流程。(5)本专利技术采用与上位计算机连接的主控制器来实现对待测芯片的控制和测试数据的上传，对待测芯片能够实现更全面的控制，对待测芯片内部翻转情况可以进行更详细的观察和记录。附图说明图I为本专利技术测试系统中待测电路板上安装了非易失存储器和随机存储器的一个实施例的结构框图； 图2为本专利技术测试系统中待测电路板上安装了非易失存储器的一个实施例的结构框图；图3为本专利技术测试系统中待测电路板上安装了随机存储器的一个实施例的结构框图；图4为本专利技术测试系统中上位计算机通过串口和USB ロ对待测电路板进行控制的一个实施例的结构框图；图5为本专利技术测试系统中上位计算机通过串ロ对带有非易失存储器和随机存储器的待测电路板进行控制的一个实施例的结构框图；图6为本专利技术测试系统中上位计算机通过串ロ对带有非易失存储器的待测电路板进行控制的一个实施例的结构框图；图7为本专利技术测试系统中上位计算机通过串口和USB ロ对待测电路板进行控制的一个实施例的结构框图；图8为本专利技术测试系统中上位计算机通过串口和并ロ对待测电路板进行控制的一个实施例的结构框图。具体实施例方式下面所描述的实施例仅是为了帮助本领域的普通技术人员更好地理解本专利技术，应当认识到，它们对本专利技术不起任何限定作用。如图I和图2所示，在本专利技术测试系统的两个实施例中，监控计算机放置在隔离墙夕卜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程逻辑器件单粒子辐照性能测试系统，其特征在于：包括上位计算机、真空罐、粒子源、至少一层隔离墙、至少一台测量设备、电源；上位计算机与至少一台测量设备电连接，并双向通讯；粒子源与真空罐固接，面向真空罐内腔；至少一层隔离墙设于上位计算机与粒子源之间，将测量设备、真空罐、电源、粒子源置于隔离墙另一侧，使实验操作人员免于辐射；隔离墙中设有缺口，以布设连接线；测试时，至少一块待测电路板置于真空罐内腔，与测量设备电连接；待测电路板包括主控制器、可编程逻辑器件，主控制器与可编程逻辑器件之间双向通讯，主控制器与上位计算机双向通讯，或主控制器、可编程逻辑器件分别与上位计算机双向通讯；粒子源对准待测电路板上的可编程逻辑器件照射；上位计算机中预装有控制软件；电源为各部件供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢元禄，杨海钢，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：