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基于嵌入式Linux的集成电路老化测试设备软件系统的设计及实现

作　者: 陈光浩
导　师: 张福洪
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 集成电路老化测试系统移植驱动开发接口协议应用程序
分类号: TN407
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 2次
引　用: 0次
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内容摘要

随着信息产业的快速发展，半导体集成电路被广泛地应用于通信、电子、计算机相关的各个领域，集成电路的可靠性问题也得到越来越多的人们的关注。在军事武器系统、航天航空电子设备、工业控制等特殊场合，集成电路的可靠性更是占据了非常重要的位置，其重要性甚至不亚于集成电路的本身的性能指标。将集成电路的故障尽早地暴露出来，在使用前将其筛选掉，是提高可靠性的重要手段。集成电路高温动态老化测试就是在高温下对芯片施加应力的同时进行各类功能测试，让芯片超负荷工作而使其缺陷加速暴露，从而剔除有故障芯片的过程。本文主要研究集成电路高温动态老化测试设备中软件系统的设计及实现，提出了一种基于嵌入式Linux的集成电路老化测试设备软件系统的设计方案，该老化测试系统通过嵌入式系统和上位机之间基于C/S架构的网络传输，并根据多种通信接口协议，对数据帧进行封装或解析，实现系统对老化测试设备的参数配置、流程控制及数据的实时监测。本文的主要工作如下：首先介绍了课题研究的背景和意义，对老化试验技术的研究现状作了详细的介绍。接着先简要介绍了以嵌入式系统为核心控制系统的硬件系统结构，主要包括电源系统、信号产生与回检系统、信号驱动系统及ARM9嵌入式微处理器。本文研究的重点是以嵌入式Linux系统为核心的软件系统结构。首先通过建立交叉开发环境，修改引导加载程序Bootloader源码，移植Linux内核及制作Linux根文件系统,完成嵌入式Linux操作系统软件平台的搭建。接着，根据不同的硬件与嵌入式系统的接口方式，在分析Linux系统内核调用的基础上开发了与硬件接口通信密切相关的Linux系统驱动程序。在Linux驱动程序的基础上完成了嵌入式系统的应用程序开发，实现了ARM核心系统与上位机的网络通信及与各硬件模块的各类接口通信。最后，对系统的设计方案进行验证，分别选取模拟芯片，数字芯片以及存储器芯片进行老化测试，对测试信号及回检信号进行捕获，来验证本文设计是否达到系统基本要求。文章的结尾对本文所做的工作作了总结，分析解决的问题并指出了设计中的不足，对未来进一步工作作了详细的说明。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-13
  1.1 课题研究的背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 论文的内容安排  12-13
第二章系统设计方案  13-19
  2.1 集成电路老化测试设备整体构架  13-14
  2.2 老化测试设备的硬件结构  14-17
    2.2.1 电源系统  14
    2.2.2 信号产生与回检系统  14-16
    2.2.3 数字信号驱动板  16-17
    2.2.4 嵌入式ARM核心板  17
  2.3 老化测试设备的软件系统设计  17-18
    2.3.1 嵌入式操作系统的选择  17-18
    2.3.2 软件系统总体构架  18
  2.4 本章小结  18-19
第三章嵌入式LINUX软件平台的构建  19-34
  3.1 交叉编译环境的建立  19-21
    3.1.1 开发环境的搭建  19-20
    3.1.2 交叉编译工具链的制作  20-21
  3.2 BOOTLOADER移植  21-27
    3.2.1 Bootloader启动流程介绍  22-24
    3.2.2 U-Boot移植  24-27
  3.3 LINUX内核移植  27-30
  3.4 LINUX根文件系统的创建  30-32
  3.5 本章小结  32-34
第四章各系统驱动程序设计  34-43
  4.1 LINUX系统设备驱动介绍  34-36
  4.2 各模块接口驱动开发  36-41
    4.2.1 控制端口驱动程序设计  36-38
    4.2.2 FPGA驱动程序设计  38-39
    4.2.3 SPI接口驱动程序设计  39-41
    4.2.4 电源系统接口驱动程序设计  41
  4.3 驱动程序的模块加载  41-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章应用程序开发及方案验证  43-57
  5.1 老化测试的整体流程  43-44
  5.2 基于TCP/IP的网络通信程序  44-47
  5.3 基于嵌入式LINUX的本地通信程序  47-51
    5.3.1 嵌入式系统与各模块通信的数据帧格式  47-50
    5.3.2 嵌入式系统与硬件模块的通信程序  50-51
  5.4 系统方案验证  51-56
    5.4.1 模拟芯片老化测试  51-52
    5.4.2 数字逻辑芯片的老化测试  52-54
    5.4.3 存储芯片的老化测试  54-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章总结与展望  57-59
  6.1 本文工作总结  57
  6.2 未来工作展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-62
作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目  62-63
附录  63

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