[发明专利]一种利用FPGA嵌入式环形振荡器测量温度分布的装置和方法

权利要求书

1.一种利用FPGA嵌入式环形振荡器测量温度分布的装置，其特征在于：该装置包括被测芯片(101)、FPGA核心板(102)、USB转串口(200)、串口线(201)、温箱(300)、PC机(400)和串口传输软件(401)；温箱(300)通过USB转串口(200)、串口线(201)与PC机(400)连接；FPGA核心板(102)设置在温箱(300)中；被测芯片(101)与FPGA核心板(102)连接，串口传输软件(401)设置在PC机(400)中；所述的被测芯片(101)是FPGA的芯片；将搭建有智能温度传感器模块的FPGA核心板(102)放在温箱(300)中，通过串口线(201)来连接USB转串口(200)将信号传输给温箱外部的PC机(400)，以此进行智能温度传感器的校准曲线的测量；将被测芯片(101)与FPGA核心板(102)激光减薄封装并紧密贴紧，被测芯片(101)使用自身的可配置逻辑资源模拟热源，正常运作；单个自加热元件由先进先出(FIFO)块，查找表LUT和触发器(FF)组成，翻转的输入信号由FIFO写入并随时钟操作读出，然后通过四输入的查找表和时钟控制的触发器输出数据；输入信号被连接到时钟上以最大程度地用于加热FPGA核心板(102)；使用使能信号来控制自加热元件；多个自加热元件构成串联布置的热源；这样，通过连续翻转信号和时钟触发产生热量，将热量传递给FPGA核心板(102)；FPGA核心板(102)不断扫描内部的环形振荡器，通过串口读出数据；改变温度传感器的位置多次测量获得被测芯片(101)运行时的温度分布；FPGA核心板(102)通过USB转串口(200)以及串口线(201)接入PC机(400)。

2.利用权利要求1装置进行的一种利用FPGA嵌入式环形振荡器测量温度分布的方法，其特征在于：FPGA核心板(102)利用内部资源搭建可重构的智能温度传感器模块，该可重构的智能温度传感器模块包括环形振荡器和具有扫描回路的计数器和串口模块；环形振荡器模块主要是通过振荡反馈提供与温度成线性比例关系的脉冲宽度；具有扫描回路的计数器通过固定的时间周期记录出输出脉宽的频率，扫描回路用以测量多个环形振荡器输出频率的计数器，并不是同时测量每一路；每次测量一路，测量完成后依次测量下一路，直到所有环形振荡器的频率都被测量记录；串口模块是将计数器传出的跟输出频率有关的数字信号传送给PC机(400)；先将布满267个温度传感器的FPGA核心板(102)放在温箱(300)中，通过串口线(201)来连接USB转串口(200)将信号传输给温箱外部的PC机(400)；通过在不同温度下的测量所得到的环形振荡器的频率，测量出传感器温度随输出频率的校准曲线；然后被测芯片(101)使用内部逻辑资源模拟热源，单个自加热元件由先进先出(FIFO)块，查找表LUT和触发器(FF)组成，翻转的输入信号由FIFO写入并随时钟操作读出，然后通过四输入的查找表和时钟控制的触发器输出数据；输入信号被连接到时钟上以最大程度地用于加热FPGA；使用使能信号来控制自加热元件；多个自加热元件构成串联布置的热源；通过连续翻转信号和时钟触发产生热量，并传递热量到FPGA核心板(102)，通过不断扫描FPGA核心板(102)内所有的温度传感器得到被测芯片(101)的温度分布，改变温度传感器的位置多次测量在PC机(400)得到被测芯片(101)运行时的温度分布。