一种MCU芯片振荡器频率测试电路的制作方法

一种mcu芯片振荡器频率测试电路
技术领域
1.本实用新型涉及集成电路技术领域，具体为一种mcu芯片振荡器频率测试电路。


背景技术：

2.mcu芯片又称微控制器或单片机，是一种将内存、计数器、usb接口、a/d转换、plc等接口以及lcd驱动电路整合在同一芯片中的逻辑控制芯片。mcu芯片在工作时，读取存储在rom区(只读存储区)的指令，对指令译码后执行相应的操作，指令的执行周期与振荡器的频率相关，因此，在mcu芯片设计或生产阶段，需对mcu芯片中振荡器的频率进行测试。
3.目前常用的振荡器频率测试方式是：通过设置定时器的时钟源及定时时间实现对振荡器频率的间接测试，测试前需首先设计定时程序，并将定时程序烧录至芯片中，再运行定时程序实现间接测试，但通过该方式对振荡器模块的功能进行测试存在局限性、滞后性，无法在流片后的第一时间对电路功能进行测试，严重影响了测试效率。
4.目前常用的mcu芯片振荡器频率测试方式是：通过设置定时器的时钟源及定时时间实现对振荡器频率的间接测试，测试前需首先设计定时程序，确定计数器时钟源、分频比、定时时间，并将定时程序烧录至芯片中。芯片运行定时程序，内部计数器根据设置的时钟信号执行计数操作，并在设定的定时时间输出状态。由于定时时间、时钟源、分频比已知，可以倒推出时钟频率，以实现间接的测量振荡器频率。通过该方式对振荡器模块的频率进行测试时，只有在到达定时时间时才能执行下一步程序或输出频率，增加了测试过程中的时间间隔，从而增加了整体测试时间，影响了测试效率，并且烧录定时程序的方式无法根据实际需求灵活选择振荡器的工作频率，降低了测试灵活性。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在上述的问题，本实用新型提供了一种mcu芯片振荡器频率测试电路，其结构设计简单合理，可实现振荡器频率测试，可提高测试效率和测试灵活性。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种mcu芯片振荡器频率测试电路，其特征在于，其包括顺次连接的模式识别模块、频率控制模块，所述模式识别模块的输入端包括：第一输入端、第二输入端，所述第一输入端用于输入时钟信号，所述第二输入端用于输入数字信号，所述模式识别模块用于：对所述数字信号、时钟信号进行识别，振荡器根据识别结果进入相应的工作模式；
8.所述频率控制模块用于：根据所述数字信号、时钟信号使所述振荡器工作于相应的工作频率、分频值，并使所述振荡器加载相应的修调值对所述工作频率进行调整；
9.所述振荡器的输出端与测试机连接，所述振荡器的输出端输出配置后的频率，所述测试机用于对配置后的所述频率进行测试。
10.其进一步特征在于，
11.所述模式识别模块包括依次连接的：若干串联的第一触发器、第一译码器、若干并联的第二触发器、第二译码器，第一触发器输入端为所述第一输入端，用于输入时钟信号，
所述时钟信号包括第一时钟信号，所述第一触发器依据输入的所述第一时钟信号触发，并输出第一触发信号；所述第一译码器用于对所述第一触发器输出的所述第一触发信号进行译码，并输出第一译码信号；所述第二触发器的输入端为所述第二输入端，用于输入数字信号，所述数字信号包括第一数字信号，所述第二触发器依据输入的所述第一译码信号、第一数字信号触发，所述第二触发器的输出端输出第二触发信号，所述第二译码器对所述第二触发信号译码，第二译码器输出端为所述模式识别模块的输出端，用于输出所述识别结果，所述第一触发器、第二触发器的第一控制端口为系统预热端；
12.进一步的，所述频率控制模块包括依次连接的：若干串联的第三触发器、第三译码器、若干并联的第四触发器、第一多路选择器，第三触发器输入端为所述第一输入端，用于输入时钟信号，所述时钟信号包括第二时钟信号，所述第三触发器、第四触发器的第一控制端口连接所述模式识别模块中的所述第二译码器的输出端，第三触发器输出端依据所述第一时钟信号触发，并输出第三触发信号，所述第三译码器对输入的所述第三触发信号译码，并输出第三译码信号，所述第四触发器的输入端输入所述第三译码信号，所述第四触发器的输入端所述第二输入端，用于输入数字信号，所述数字信号包括第二数字信号，所述第四触发器依据所述第三译码信号、第二数字信号触发，并输出第四触发信号，所述第一多路选择器根据所述第四触发信号选择相应的所述工作频率、分频值、修调值，并发送给所述振荡器，使所述振荡器在相应的所述工作频率、分频值条件下工作，并通过相应的所述修调值对所述工作频率进行调整；
13.进一步的，所述频率控制模块包括：第五触发器、第六触发器、第五译码器、第七触发器、第六译码器、第八触发器、第二多路选择器，所述第五触发器的第二控制端口、输入端均连接所述模式识别模块中的所述第二译码器的输出端，所述第五触发器的第三控制端口入第四时钟信号，所述第五触发器的输出端分别连接所述六触发器的第一控制端口、第七触发器与第八触发器的第一控制端口，所述第六触发器的第二控制端口输入第四钟信号，所述第六触发器的输出端连接所述第五译码器的输入端，所述第五译码器的输出端分别连接所述第七触发器、第八触发器的输入端，所述第七触发器、第八触发器的输入端分别输入第四数字信号，所述第七触发器的输出端连接所述第六译码器的输入端，所述第六译码器的输出端、第八触发器的输出端分别连接第二多路选择器，所述第二多路选择器根据所述第六译码器输出的第六译码信号、第八触发器输出的第八触发信号选择相应的所述工作频率、分频值、修调值，并发送给所述振荡器，使所述振荡器在相应的所述工作频率、分频值条件下工作，并通过相应的所述修调值对所述工作频率进行调整。
14.采用本实用新型上述结构可以达到如下有益效果：该测试电路用于对mcu芯片振荡器频率进行测试，测试过程中，首先通过模式识别模块对mcu芯片振荡器的工作模式进行选择，mcu芯片振荡器的工作模式一般分为：测试模式、正常工作模式，当模式识别模块的识别结果为测试模式时，mcu芯片振荡器中的频率控制模块工作，频率控制模块的作用是：根据数字信号、时钟信号使振荡器工作于相应的工作频率、分频值，并使振荡器加载相应的修调值对工作频率进行调整，从而使振荡器在测试模式下输出相应频率，然后再通过测试机对输出的相应频率进行判断，测试过程中，只需在模式识别模块的第一输入端、第二输入端输入相应的时钟信号、数字信号即可实现测试，测试操作方便快捷。
15.该振荡器测试电路配合相应的使能信号(数字信号、时钟信号)即可实现振荡器频
率测试，电路结构简单；其无需预先设定定时程序即可将配置后的频率直接输出，其无需预先设定定时程序，不需要定时时间，减少了测试等待时间，从而缩短了整体测试时间，提升了测试效率。另外，通过本技术测试电路，能够根据实际需求选择振荡器的工作频率，从而提高了该测试电路的使用灵活性。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例一的电路结构框图；
17.图2为本实用新型实施例二的电路结构框图；
18.图3为本实用新型实施例一/实施例二中的模式识别模块的电路原理图；
19.图4为本实用新型实施例一中的频率控制模块的电路原理图；
20.图5为本实用新型实施例二中的频率控制模块的电路原理图；
21.图6为本实用新型实施例二中的多路选择器的电路接口图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.见图1，实施例一提供了一种mcu芯片振荡器频率测试电路，其包括顺次连接的模式识别模块、频率控制模块，模式识别模块的输入端包括：第一输入端、第二输入端，第一输入端用于输入第一时钟信号，第二输入端用于输入第一数字信号，模式识别模块用于：对第一数字信号、第一时钟信号进行识别，mcu芯片振荡器根据识别结果进入相应的工作模式；频率控制模块用于：根据第一数字信号、第一时钟信号使振荡器工作于相应的工作频率、分频值，并使振荡器加载相应的修调值对工作频率进行调整；振荡器的输出端与测试机连接，输出端输出配置后的频率，测试机用于对配置后的频率进行测试。
24.见图3，模式识别模块包括依次连接的：若干串联的第一触发器1、第一译码器2、若干并联的第二触发器3、第二译码器4，第一触发器的第二控制端口为上述第一输入端sck，用于输入第一时钟信号，第一触发器1依据输入的第一数字信号触发，并输出第一触发信号；第一译码器2用于对第一触发器1输出的第一触发信号进行译码，并输出第一译码信号；第二触发器3的输入端d为第二输入端，用于输入第一数字信号，第二触发器3依据输入的第一译码信号、第一数字信号触发；第二触发器3的输出端输出第二触发信号，第二译码器4对第二触发信号译码，第二译码器4输出端为该模式识别模块的输出端，用于输出识别结果，其中，第一触发器1、第二触发器3的第一控制端口r为系统预热端。系统预热端用于连接启动信号，启动信号为高电平，系统预热指mcu芯片振荡器接收到高电平信号后启动至开始执行的阶段。
25.模式识别模块的具体电路结构为：第一触发器1包括四个：触发器一f1～触发器四f4，第二触发器3包括八个：触发器五f5～触发器十二f12，本实施例中，第一译码器2为4-8
译码器，第二译码器4为8-1译码器，4-8译码器的输入数据为四位，输出数据为八位，8-1译码器的输入数据为八位，输出数据为一位。具体连接关系为：触发器一f1的第二控制端口输入第一时钟信号，触发器一f1输出端分别连接触发器二f2的第二控制端口、第一译码器2的1管脚，触发器二f2输出端分别连接触发器三f3的第二控制端口、第一译码器2的2管脚，触发器三f3输出端分别连接触发器四f4的第二控制端口、第一译码器2的三管脚，触发器四f4输出端连接第一译码器2的4管脚；第一译码器2输出端分别连接触发器五f5～触发器十二f12的第二控制端口，且触发器五f5～触发器十二f12的输入端d均输入第一数字信号，触发器五f5～触发器十二f12的输出端连接第二译码器4的输入端。
26.见图4，频率控制模块包括依次连接的：若干串联的第三触发器5、第三译码器6、若干并联的第四触发器7、第一多路选择器8，第三触发器5的第二控制端口为第一输入端，用于输入第二时钟信号，第三触发器5、第四触发器7的第一控制端口r连接模式识别模块的输出端(即第二译码器4的输出端：进入测试模式)。第三触发器5输出端依据第二时钟信号触发，并输出第三触发信号，第三译码器对输入的第三触发信号译码，并输出第三译码信号，第四触发器的第二控制端口输入第三译码信号，第四触发器的输入端d为第二输入端，用于输入第二数字信号，第四触发器依据第三译码信号、第二数字信号触发，并输出第四触发信号，第一多路选择器根据第四触发信号选择相应的工作频率、分频值、修调值，并发送给振荡器，使振荡器在相应的工作频率、分频值条件下工作，并通过相应的修调值对工作频率进行调整。
27.频率控制模块的具体电路结构为：第三触发器5包括触发器十三f13～触发器十六f16，第四触发器7包括触发器十七f17～触发器三十二f32，本实施例中，第三译码器6为4-16译码器，4-16译码器的输入数据为4位，4-16译码器的输出数据为16位，触发器十三f13的第二控制端口输入第二时钟信号，输出端分别连接第三译码器6的1管脚、触发器十四f14的第二控制端口，触发器十四f14输出端分别连接触发器十五f15的第二控制端口、第三译码器2管脚，触发器十五f15输出端分别连接触发器十六f16的第二控制端口、第三译码器3管脚，触发器十六f16输出端连接第三译码器6的4管脚，第三译码器6的输出端各管脚clk1～clk16分别连接触发器十七f17～触发器三十二f32的第二控制端口，触发器十七f17～触发器三十二f32的输出端连接第一多路选择器8。
28.在该实施例一中，mcu芯片通电开始工作，在系统正常运行之前的预热期间，通过第一输入端sck输入8个第一时钟信号，同时在第二输入端sda输入特定8位第一数字信号，比如10100101，该第一数字信号由测试机或外部电路产生。模式识别电路对该第一数字信号进行识别，mcu芯片振荡器的工作模式包括：测试模式、正常工作模式，第一时钟信号使第一触发器中的触发器一f1～f4触发，第一译码器对第一触发信号译码后发送给第二触发器，第二触发器中的触发器五f5～触发器十二f12依据该第一译码信号、第一数字信号触发，第二触发器发送触发信号给频率选择模块，使mcu芯片振荡器进入测试模式。
29.mcu芯片振荡器进入测试模式则使能了振荡器频率控制模块中的频率选择、分频值选择、修调值选择寄存器组，同时向第三触发器的第二控制端口sck输入16位第二时钟信号，使第三触发器触发，同时向第四触发器的输入端sda输入16个的第二数字信号，使第四触发器触发，第四触发器触发使第一多路选择器工作，第一多路选择器选择与该第二数字信号匹配的工作频率、分频值，并载入匹配的修调值对该振荡器的工作频率进行调整，工作
频率、分频值、修调值预先存储于mcu芯片的寄存器中，从而使振荡器的输出端输出相应频率。
30.振荡器的输出端与测试机连接，测试机中预先存储有振荡器的标准频率，测试机将振荡器输出端输出的相应频率与标准频率对比，若一致，振荡器的工作频率准确，符合设计要求，若不一致，则表明振荡器的工作频率不准确，以此来选择出频率不良的mcu芯片。
31.见图2，实施例二提供了另一种mcu芯片振荡器频率测试电路，其包括顺次连接的模式识别模块、频率控制模块，模式识别模块的输入端包括：第一输入端、第二输入端，第一输入端用于输入第三时钟信号，第二输入端用于输入第三数字信号，模式识别模块用于：对第三数字信号、第三时钟信号进行识别，mcu芯片振荡器根据识别结果进入相应的工作模式；频率控制模块用于：根据第四数字信号、第四时钟信号使振荡器工作于相应的工作频率、分频值，并使振荡器加载相应的修调值对工作频率进行调整；振荡器的输出端与测试机连接，输出端输出配置后的频率，测试机用于对配置后的频率进行测试。
32.该实施例中，模式识别模块的电路结构与上述实施例一的电路结构一致，本实施例中，第一触发器、第三触发器的第一输入端输入信号为第三时钟信号，第二触发器、第四触发器的第二输入端输入信号为第三数字信号，第三时钟信号、第三数字信号同实施例一中的第一时钟信号、第一数字信号。
33.见图5，本实施例中频率控制模块的结构不同于实施例一，频率控制模块包括：第五触发器9、第六触发器10、第五译码器11、第七触发器12、第六译码器13、第八触发器14、第二多路选择器15，第五触发器9的第二控制端口s、输入端均连接模式识别模块的输出端(即第二译码器4的输出端：进入测试模式test mode)，第五触发器9的第三控制端口输入第四时钟信号，第五触发器9的输出端连接第六触发器10、第七触发器12、第八触发器14的第一控制端口r，第六触发器10的第二控制端口sck输入第四时钟信号，第六触发器10的输出端依次连接第五译码器11的输入端，第五译码器11的输出端分别连接第七触发器12、第八触发器14的第二控制端口，第七触发器、第八触发器的输入端d分别输入第四数字信号，第七触发器12的输出端连接第六译码器的输入端，第六译码器13的输出端、第八触发器14的输出端分别连接第二多路选择器15。
34.该实施例中，频率控制模块的具体电路结构为：第六触发器10包括若干串联的触发器三十三f33～触发器三十六f36，第八触发器14包括若干并联的触发器三十七f37～触发器四十四f44，第七触发器12包括触发器四十五f45、触发器四十六f46，本实施例中，第五译码器11为4-11译码器，4-11译码器的输入数据为4位，输出数据为11位，第六译码器13为2-4译码器，第六译码器13的输入数据为2位，输出数据位4位，触发器三十三f33的第二控制端口输入第四时钟信号，触发器三十三f33的输出端分别连接第五译码器11的1管脚、触发器三十四的第二控制端口，触发器三十四f34的输出端分别连接第五译码器11的2管脚、触发器三十五f35的第二控制端口，触发器三十五f25的输出端分别连接第五译码器11的3管脚、触发器三十六f36的第二控制端口，触发器三十六f36的输出端连接第五译码器11的4管脚；第五译码器11的输出端分别连接触发器三十七f37～触发器四十六f46的第二控制端口；触发器四十四f45、触发器四十六f46的输出端分别连接第六译码器13的1、2管脚，第六译码器13的输出端、触发器三十七f37～触发器四十四f44的输出端连接第二多路选择器15。
35.在该实施例二中，mcu芯片通电开始工作，在系统正常运行之前的预热期间，通过第一输入端sck输入8个第三时钟信号，同时在第二输入端sdk输入特定8位第三数字信号，比如10100101，该第三数字信号由测试机或外部电路产生。模式识别电路对该第三时钟信号与第三数字信号进行识别，mcu芯片振荡器的工作模式包括：测试模式、正常工作模式，若模式识别模块识别该第三时钟信号与第三数字信号准确，则该第三数字时钟信号能够使第一触发器中的触发器一f1～f4触发，第一译码器对第一触发信号译码后发送给第二触发器，第二触发器中的触发器五f5～触发器十二f12依据该第三译码信号、第三数字信号触发，第二触发器发送触发信号给频率选择模块，使振荡器进入测试模式。
36.振荡器进入测试模式则使能了振荡器频率控制模块中的频率选择、分频值选择、修调值选择寄存器组，同时向第五触发器的第二控制端口s连接模式识别模块的输出端(即第二译码器4的输出端)，进入测试模式，s1、使第五触发器触发，第五触发器发送触发信号给第六触发器、第七触发器、第八触发器，同时向第六触发器的第二控制端口输入10个第四时钟信号；s2、第六触发器触发并发送触发信号给第五译码器进行译码，第五译码器向第七触发器、第八触发器发送信号，同时向第七触发器、第八触发器的输入端d输入10位的第四数字信号，使第七触发器、第八触发器触发；s3，第七触发器发送触发信号给第六译码器进行译码，第六译码器发送译码信号、第八触发器发送触发信号给第二多路选择器，第二多路选择器工作，重复以上步骤s1～s3三次，使多路选择器分别加载工作频率、分频值、修调值，第二多路选择器依次选择与该第四数字信号匹配的工作频率、分频值，并载入匹配的修调值对该振荡器的工作频率进行调整，工作频率、分频值、修调值预先存储于mcu芯片的寄存器中，从而使振荡器的输出端输出相应频率(即调整或配置后的频率)。
37.振荡器的输出端与测试机连接，测试机中预先存储有振荡器的标准频率，测试机将振荡器输出端输出的相应频率与标准频率对比，若一致，振荡器的工作频率准确，符合设计要求，若不一致，则表明振荡器的工作频率不准确，以此来选择出频率不良的mcu芯片。
38.从该实施例二中的频率控制模块的电路结构可以看出，该电路结构中触发器的数量少于实施例一中的频率控制模块的触发器数量，结构更加简单。实施例一、实施例二中的振荡器电路主要由触发器、译码器、多路选择器组成，配合相应的使能信号(数字信号、时钟信号)即可实现振荡器频率测试，电路结构简单；其无需预先设定定时程序，能够在流片后的第一时间对电路功能进行测试，提高了测试效率。
39.以上的仅是本技术的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在实用新型的保护范围之内。