[发明专利]一种可扩展式微控制器总剂量效应在线实验测试系统

说明书

本发明涉及一种可扩展式微控制器总剂量效应在线实验测试系统，所述在线测试系统包括测试子板、信号控制仲裁母板、可扩展式快接插口、串口总线、TTL转485通讯模块和上位机；测试子板通过可扩展式快接插口与信号仲裁母版相连接，能够同时进行多个被测微控制器的总剂量效应测试；信号控制仲裁母板与被测微控制器的待命I/O口相连接，并以仲裁通讯方式轮流建立被测微控制器与串口总线之间的闭环通讯，每个测试子板的串口发送端和接收端分别连接到两个串口总线；串口总线与TTL转485通讯模块连接。本发明提供的在线实验测试系统可以优化大样本量测试中的布线和兼容性问题，满足多种类型微控制器总剂量效应对比筛选中大量样本的快速测试需要。

技术领域

本发明属于核技术应用技术领域，具体涉及一种可扩展式微控制器总剂量效应在线实验测试系统。

背景技术

硅半导体集成芯片受到电离辐射照射时会产生总剂量损伤效应，在芯片内部形成氧化层固定陷阱电荷和Si-SiO2界面态陷阱电荷，宏观表现为阈值电压漂移、漏电流增大等电学性能参数的退化甚至功能失效。由于总剂量效应与芯片的偏置状态密切相关，为了准确表征芯片在实际运行状态下的总剂量损伤情况，在线测试是目前总剂量效应实验研究中的主流测试方法。在线测试方法需要根据被测芯片的模拟运行条件及实验目的，搭建具有针对性的在线测试系统，在辐照条件下实时观测芯片的电参数变化和功能状态。

微控制器因其非常适合应对信号处理、实时控制等功能需求，在核工业领域机电一体化系统中的应用十分广泛，是目前总剂量效应研究中重点关注的一类集成芯片。微控制器的内部结构复杂、功能丰富，并且不同厂家、不同型号微控制器的芯片封装和功能各异；与此同时，在线测试系统的搭建和测试实验还会受到辐照实验装置辐射安全的限制，如贯穿线缆的数量和长度、实验周期和频次等。

而在微控制器总剂量效应的筛选实验中，通常需要针对多种工艺特征尺寸、多个厂家、多种类型、不同批次的微控制器开展大量的实验测试，会带来实验布线空间受限、布线难度增大、被测微控制器不兼容等问题；因此，要求在线测试系统的设计尽可能兼顾通用性和集成性，以便适用于多种类型微控制器的对比筛选测试，并提高大样本量测试的实验效率。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种可扩展式微控制器总剂量效应在线实验测试系统，以满足微控制器总剂量效应大样本量对比筛选实验的需求。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种可扩展式微控制器总剂量效应在线实验测试系统，所述在线测试系统包括测试子板、信号控制仲裁母板、可扩展式快接插口、串口总线、TTL转485通讯模块和上位机；

所述测试子板是由被测微控制器、晶振及接口电路组成的最小实验单元；测试子板通过可扩展式快接插口与信号仲裁母版相连接，能够同时进行多个被测微控制器的总剂量效应测试；

信号控制仲裁母板与被测微控制器的待命I/O口相连接，并以仲裁通讯方式轮流建立被测微控制器与串口总线之间的闭环通讯，以便发送微控制器的功能状态；

每个测试子板的串口发送端和接收端分别连接到两个串口总线；

串口总线与TTL转485通讯模块连接，用于将测试子板输出的数据信号转换为适合长距离传输的485模式，并发送到上位机进行处理和分析。

进一步地，所述测微控制器的接地、供电接口以及固定数量的通用I/O口与快接插口连接，并提供1.8V、3.3V和5.0V的可选供电电压。

进一步地，所述串口总线采用唯一物理ID地址用于通讯识别。

进一步地，所述485模式的数据信号通过双绞屏蔽通信线缆发送到上位机进行处理和分析。

进一步地，所述信号控制仲裁母版和TTL转485通讯模块位于铅屏蔽室内。

本发明的有益技术效果在于：