基于單片機的高速信號測試接口板的實現(xiàn)

當單片機發(fā)出讀允許信號，被測板開始讀取數(shù)據(jù)，當FIFO1為空，EF1通過D觸發(fā)器關斷使被測板停止讀數(shù)，同時，單片機關閉FIFO1的讀有效信號。

1．3 被測板與FIFO2的通信(數(shù)據(jù)從被測板輸出)

被測板與FIFO2的通信連接包括數(shù)據(jù)線、寫允許、反饋線NW、部分復位PRS以及時鐘CLK。PRS 的作用是部分復位FIFO，即將FIFO的讀寫指針歸零，其他設置不變。CLK由被測板提供，作為FIFO1的讀時鐘和FIFO2的寫時鐘，這里為40 MHz，當測試不同的單元電路時，CLK的頻率也可以隨著被測對象的總線頻率改變而改變。

被測板對測試信號進行處理后，首先通過PRS將 FIFO2部分復位，防止由于兩者沒有同時復位帶來的數(shù)據(jù)誤讀。接著被測板將BWEN2置為低，開始向FIFO2寫數(shù)據(jù)。

當FIFO2被寫滿，同樣存在一個及時關閉其寫允許的問題。這里采用FIFO2的滿標志位FF2通過D觸發(fā)器關斷同時觸發(fā)NW信號反饋給被測板，通知被測板停止輸出數(shù)據(jù)，如圖3(b)所示。

1．4 FIFO2與RS232口通信(數(shù)據(jù)從RS232口輸出)

FIFO2的滿狀態(tài)除關斷其寫允許WEN2外，還給單片機一個中斷信號，單片機收到此中斷后，立即開啟讀允許REN2(將其置為低電平)，開始從FIFO2的空讀取數(shù)據(jù)，F(xiàn)IFO2的空狀態(tài)判別同樣由計數(shù)方式和查詢方式同時確定，當計數(shù)器為0時，測試FIFO2的空狀態(tài)輸出管腳EF2，若結果為低電平，則通知計算機讀取過程結束，同時關閉REN2，禁止讀出數(shù)據(jù)，否則通知計算機出錯。

至此，一次完整的測試數(shù)據(jù)處理傳輸過程已經全部完成。單片機對FIFO進行復位，準備下一次工作。用戶可以分析被測板送回的數(shù)據(jù)，從而測試單元電路的性能。

2 器件選擇

本方案中單片機采用AT89C51芯片，包括4個8 b并行I/O口、1個全雙工的串行口、2個16 b的定時/計數(shù)器以及2個中斷源。晶振的工作頻率選用11．095 2 MHz，每個機器周期約1μs。單片機在這里主要完成與RS232C口和FIFO通信以及整體流程控制的工作。相對于被測電路的數(shù)據(jù)速率，單片機的處理速度很低，因此如何用相對低速的器件控制高速信號是本方案要解決的關鍵問題之一。本文的方法是采用FIFO和TTL芯片來實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖和輔助控制。輔助控制器件中的D觸發(fā)器采用速度較高的74S系列芯片，最高工作頻率為110 MHz。

FIFO是一種先進先出存儲器，允許同時異步進行讀寫操作，讀寫之間互相獨立。這里選用的FIFO為IDT72V36100芯片，容量為64 k×36 b，工作頻率高達133 MHz，是IDT公司SuperSyncⅡ系列高性能同步FIFO中的一種。該系列芯片相比以前的FIFO器件有很多獨特的優(yōu)點。例如具有總線匹配功能(即輸入輸出數(shù)據(jù)總線寬度可以不同，有幾種匹配方式供用戶設置)，還有標志位可編程功能以及重發(fā)功能，使得設計者能夠根據(jù)需要設置標志位的地址，并且可以重新讀取已經讀過的數(shù)據(jù)。這些 優(yōu)點大大增加了設計靈活性，給使用者帶來很大方便。

本方案中用到FIFO的主要管腳包括寫使能WEN1(低有效)、讀使能REN1(低有效)、數(shù)據(jù)輸入/輸出、總線匹配設置、空標志位(低有效)、滿標志位(低有效)以及讀寫時鐘等。IDT72V36100芯片的總線寬度有5種匹配方式，分別為36 b/36 b，36 b/18 b，36 b/9 b，18 b/36 b及9 b/36 b，本方案選用的是36 b/9 b和9 b/36 b的總線匹配方式。實際應用中，根據(jù)被測電路的實際情況可以選擇不同的總線匹配方式，使用者根據(jù)所選的匹配方式將相應的FIFO總線設置管腳置為高電平或低電平。

3 軟件流程

系統(tǒng)所用到的軟件包括PC機的串口通信程序與單片機程序。PC機的串口通信程序完成的是單純的通過RS232口與單片機通信的功能，這方面的技術資料很多，因此不再贅述。這里主要介紹的是單片機程序，該程序執(zhí)行流程控制功能和與PC機通信功能。

單片機與PC機通信時，接收采用中斷方式，發(fā)送采用查詢方式。圖4是單片機主程序流程圖。單片機程序中要用到兩個標志位，即聯(lián)絡標志位和數(shù)據(jù)結束標志位，主程序在初始化過程中應該先將這兩個標志位清零并設置好計數(shù)器。經過初始化以及開中斷后，單片機處于等待方式，不斷查詢數(shù)據(jù)結束標志位，判斷數(shù)據(jù)是否接收完畢。當查詢到標志位被置1后，繼續(xù)查詢FIFO1的滿狀態(tài)管腳，若FIFO1為滿，證明數(shù)據(jù)接收正確，單片機允許讀FIFO2，進入等待狀態(tài)，等待FIFO2變滿產生的中斷，然后轉向發(fā)送子程序。