基于NI 655x的半导体BER测试方法-part I
硬件: Digital I/O (DIO)>>High-Speed Digital I/O
问题:
解答: 在半导体芯片数字测试中,误码率( BER )是衡量在规定时间内半导体芯片处理数字数据的精确性指标,其计算方法是:
误码率 = 误码 / 总码数 *100%
通常情况下,半导体芯片的误码率测试需要给芯片一个数字序列作为激励信号,然后接收芯片输出的响应信号, ATE ( Automated Test Equipment )将响应数据与待比较数据进行实时硬件比较,并计算误码率。
半导体芯片数字测试在与 DUT 通信过程中,需要发生或接收不同速率、不同逻辑电平的 "0" 和 "1" 序列,这要求数字测试设备同时具有双向通信的功能,并且支持灵活的选择 DIO 的逻辑电平。 NI 655x 系列 HSDIO 板卡具有双向通信控制 和实时硬件比较 两大功能,因此,可以满足数字芯片测试的要求,能够组建完整的数字激励 - 响应测试系统 ,实现误码率测试( BERT )。
NI 655x 支持 6 种数字逻辑状态,不仅包括 "0" 、 "1" 、 "Z" ,还支持比较状态 "L" 、 "H" 、 "X" , "H" 表示把响应数据与逻辑High 比较, "L" 表示把响应数据与逻辑 Low 比较。通过对比较状态的支持, NI 655x 可以实现实时硬件比较功能,具体如下表所示:
表 1 NI 655x 支持的数字逻辑状态
Logic State
Drive Data
Expected Response
Drive States
0
Logic Low
Don’t Care
1
Logic High
Don’t Care
Z
Disable
Don’t Care
Compare States
L
Disable
Logic Low
H
Disable
Logic High
X
Disable
Don’t Care
实时硬件比较功能在 NI 655x 板卡内部是通过板载 PFGA 实现的,如下图:
BER 测试中,接收到的响应数据 与待比较数据 之间的同步至关重要,这样才能保证硬件比较的正确性。 NI 655x 可以将时钟信号和触发信号路由出来,如下图:
在数字激励 - 响应测试系统的实施过程中,测试设备输出的激励信号通过线缆至 DUT , DUT 输出响应信号再次返回测试设备需要一定的时间,该时间称为 RTD ( Round Trip Delay ) 。只有消除掉 RTD 的影响,才能保证硬件比较的同步性。
第一种方式( Source Synchronous )是将激励信号生成的触发信号和时钟信号路由出来,采用与数据链路等长的线缆,使其具有相同的 RTD 时延。 Data Active Event 反映激励信号的开始时刻,可以作为触发信号使用。例如,可以将 Data Active Event 由 PFI 1 路由至 PFI 2 ,配置为采集任务的开始触发,生成任务的采样时钟信号由 DDC CLK OUT 路由至 STROBE ,作为采集任务的采样时钟,选择合适的等长线缆保证数据链路和同步链路的时延相等,即可实现同步的硬件比较。
第二种方式( Round Delay )在板卡内部直接设置 Data Active Event 的时延时间,并不需要外部附加的硬件连接。这种方法必须知道整个链路的 RTD 时延,一旦获取到该时间,便可以直接通过属性节点设置 Data Active Event 的时延,板卡会内部路由该触发信号,并延时相应的周期数。
这两种方法均可以很好地实现基于 NI 655x 板卡实时硬件比较的 BER 测试。第一种方法适用于内部时延较小的 DUT ,以及芯片内部可以路由或生成时钟信号和触发信号的 DUT ,可以实现精确的数据同步;第二种方法适用于芯片内部时延为固定数值的 DUT ,可以先获取 RTD 的数值,直接在程序中设置时延,继而完成数据同步。这两种方法均可以在 LabVIEW 和 SignalExpress 中实现,下面会分别介绍两种方式的编程方法。
Source Synchronous 方式
v LabVIEW
首先,利用 Digital Waveform Editor ( DWE )软件生成激励 - 响应数据,可分别生成两个 HWS 文件,也可以在同一个 HWS 文件中配置不同通道为激励信号和响应信号。
然后,在程序框图中创建两路生成和采集的 HSDIO 任务,作为激励信号和响应信号的生成和采集。并按照以下步骤完成配置工作:
Step 1 : BER 测试要求生成和采集任务必须同步,因此,将生成任务的采样时钟路由至 Digital Data and Control Connector (DDC) ClkOut ;外部硬件连接 DDC ClkOut 与 STROBE ;
采集任务的 Sample Clock 配置为 Strobe ;
Step 2 :生成任务和采集任务之间需要开始触发信号,将 Data Active Event 作为触发信号路由至 DDC PFI 1 ,外部硬件连接 PFI 1 和 PFI 2 ;
Step 3 :设置 PFI 2 为采集任务的开始触发;
Step 4 :若要使用 NI 566x 的实时硬件比较功能,需要使用 niHSDIO 属性节点进行设置。同时将生成任务和采集任务的 Hardware Compare Mode 属性设置为 "Stimulus and Expected Response" 或 " Expected Response Only" 均可以开启实时硬件比较功能;
Step 5 :配置结束之后,采用 NIHSDIO Fetch Sample Errors 来获取误码的信息;
Step 6 :误码率可以通过属性节点获取的误码数目和总数目之比计算得到;
同样,通过 SignalExpress 可以快速实现 BER 测试。有几点好处:
1 ) SignalExpress 是基于配置的方式实现数据的采集和分析,快速高效;
2 ) SignalExpress 与 DWE 的联系很紧密,可以在 DWE 中直接调用 SignalExpress 进行调试;
3 ) SignalExpress 能够将出现误码的位置标记在数字波形图上,更加直观;
Other Support Options
Ask the NI Community
Collaborate with other users in our discussion forums
Request Support from an Engineer
A valid service agreement may be required, and support options vary by country.