卓能达在NI高速数字ATE和激励响应特性的研究

在人们提起数字测试的时候，通常会想到一个简单的应用，用来生成或采集1和0的模式，实现与被测设备（DUT）的通信或测试。zui近数字元件的变化包括更高的速率、全新的逻辑单元和更小的封装，在更少管脚上实现更高的数据吞吐量。这些变化需要数字测试仪支持除两种基本状态（驱动逻辑低和驱动逻辑高）以外更多的操作。数字测试设备能够完成包含驱动灵活电平、禁用电路、双向通信和分析采集数据的正确性等的各项操作。此外，从简单的存储器存储器芯片直至复杂的通信系统，现代的数字电子产品需要灵活强大的测试解决方案，从而降低与多种电子产品进行交互的成本和时间。NI 6552和6551数字波形发生器/分析仪为数字测试提供了全新的开放式解决方案，它有以下附加特性：
•用于双向控制的每周期、每通道三态
•将预期数据与采集得到的响应数据进行实时硬件比较
这些特性与灵活的电压选择结合在一起，让设计与测试工程师能够使用NI 655x设备建立完整的数字激励—响应测试系统，用于从比特错误率测试（BERT）直至高速双向通信的应用。
本文描述了每周期三态和实时硬件比较是如何在NI 655x体系结构中实现的。此外，本文还介绍了使用NI图形化编程语言NI LabVIEW范例代码实现的实际数字测试应用。
测试工程师能够从具备多种应用特性的不同数字I/O仪器中选择合适的设备进行通信与测试。数字测试设备的核心特性是能够生成硬件定时以及/或实现预定义数字测试模式的采集，这些模式通常存储在设备所包含的存储器中。数字仪器已经超越了驱动1和0等数字模式功能，它通常支持包含部分或所有表1所列出的逻辑状态的波形。
表1：部分数字测试设备支持的数字逻辑状态

如表1所示，六种逻辑状态控制电压驱动器和数字测试仪的比较引擎（如果可以被支持）。这些状态测试仪在特定的通道中驱动哪些激励数据以及被测设备的期望响应。当这些状态出现在数字测试仪器中时，它们能够完成双向通信以及采集响应数据的直接比较。
NI 655x数字波形发生器/分析仪支持表1中所示的全部6种逻辑状态。以下章节解释了这些特性的硬件实现，提供了每周期双向控制和实时硬件比较的更为详细的分析。
每周期双向控制
通信方向控制功能是为被测设备选择数字测试系统的十分关键的特性。zui基本的数字I/O仪器包含简单的单向控制，这意味着一个通道不是将数据传送到管脚上就是进行数据采集。更为复杂的设备可以被配置为将激励数据驱动到管脚上，或是从该管脚采集数据，但无法在同一操作中完成。两个基本的逻辑状态，1代表驱动逻辑高，0代表驱动逻辑低，能够控制这些设备所有的发生操作。它们无法在同一个操作中支持双向功能。这些设备的典型应用包括基本模式I/O、握手和数字数据记录。更为复杂的数字测试仪允许在同一个数字操作中完成双向功能，这意味着仪器能够在连续的时钟周期内，在发生数据和采集数据之间进行切换。为了支持双向控制，由于激励通道必须还能够禁用电压驱动器，因此需要超过两种基本逻辑状态。第三种状态称为三态，或者也通常被称为高Z状态或是高阻状态。三态提供了在一个设备正在驱动一个通道时，确保不会有多个设备同时驱动这个通道的控制能力，否则可能会导致接收到错误的数据。三态对于I2C通信、IC测试、比特错误率测试（BERT）和通用数字激励/响应测试等双向应用而言是必须的。NI 655x支持每通道、每周期三态，或者也称为高阻抗和“Z”状态。图1显示了单一三态通道是如何在NI 655x数字波形发生器/分析仪的FPGA实现的。在图中，发生逻辑显示在数字测试仪的上半部分，采集电路在下半部分显示。