1-Wire总线测温电路DS18B20单粒子效应评估系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测系统及方法，尤其是一种1-Wire总线测温电路DS18B20单粒子效应检测系统及方法。
【背景技术】
[0002]DS18B20是一种成熟的COTS单片测温电路，其测温精度高、范围广、功耗低，在地面工业测温领域有广泛应用，适合低成本短寿命卫星设计应用。
[0003]相比热敏电阻(或二极管)配合ADC采样这一传统测温方式，使用DS18B20测温有以下优势:(I)在工作时只需一个上拉电阻，无其他外围元器件；(2)在3.0V~5.5V电源范围内均可正常工作，因而可与处理器共享电源，无需单独设计供电电路；(3)采用1-Wire总线接口，只需占用I路处理器10，而采用ADC测温则至少需要2路1 (IIC总线)。
[0004]DS18B20采用CMOS工艺制造，用于航天器单机设计前必须进行抗辐射能力评估，其中单粒子效应评估是一项重要内容，包括单粒子翻转和单粒子锁定两项试验。
【发明内容】
[0005]本发明的技术解决问题是:本发明提供了一种应用于DS18B20单粒子效应评估试验的检测系统与方法，用于DS18B20以及类似1-Wire器件的单粒子评估试验。
[0006]本发明的技术解决方案是:一种1-Wire总线测温电路DS18B20单粒子效应检测系统，其包括:计算机、程控电源、控制板、试验板及相关线缆组成，其中所述程控电源、控制板与试验板置于单粒子试验环境内，所述试验板安装在所述束流源近端；所述计算机置于所述单粒子试验环境外，分别通过USB总线与UART总线远程控制所述程控电源与所述控制板的工作；所述程控电源通过电源总线为所述控制板与所述试验板供电，同时监控所述试验板上DS18B20的工作电流，将实时电流通过USB总线反馈给所述计算机；所述控制板通过1-Wire总线实现对所述试验板上DS18B20的控制与通信，并将实验结果通过UART总线反馈给所述计算机。
[0007]一种1-Wire总线测温电路DS18B20单粒子效应检测方法，其包括如下步骤:
步骤1，系统安装，具体为:试验器件(DUT)预先开帽，安装于试验板上，置于束流源照射范围内，确保束流源产生的高能粒子能照至试验器件的芯片表面；
步骤2，系统上电，具体为:计算机通过USB总线控制程控电源为试验板、控制板上电，从而为安装在试验板上的试验器件的电源引脚加电；
步骤3，系统初始化，具体为:计算机通过UART总线控制控制板发送1-Wire指令进行初始化，实现对各个总线上从器件的检测，如果各个总线上无从器件，则反馈计算机，试验结束；如果各个总线上从器件存在，则进入下一步骤；
步骤4，跳过ROM匹配，具体为:计算机通过UART总线控制控制板发送1-Wire指令跳过ROM匹配，使后续指令不针对特定ID的试验器件；
步骤5，温度转换，具体为:计算机通过UART总线控制控制板发送1-Wire指令转换温度，当前温度值存于暂存器内；
步骤6，读暂存器，具体为:计算机通过UART总线控制控制板发送1-Wire指令读暂存器(SCRATCHPAD)，并将每次读取的数据与前一次做对比，记录下发生翻转的Bit位的数量，存储在控制板的存储区内；
步骤7，开启束流源，使高能粒子照射至试验器件的芯片表面；
步骤8，判断是否累积至最大粒子注量，如果是，则记下暂存器最终发生翻转的总位数，试验结束；如果不是，则进入下一步骤；
步骤9，判断是否发生单粒子翻转，如果是，则更新翻转的总位数，返回步骤6;如果不是，则返回步骤6 ;
步骤10，开始执行步骤9的同时，判断是否发生单粒子锁定，程控电源检测DUT工作电流变化，如果发现电流突然增大至超过检测阈值，则判定试验器件发生单粒子锁定，记录此时试验器件的电流值与暂存器发生翻转的总位数，试验结束；否则，返回步骤6。
[0008]本发明与现有技术相比的有益效果是:
(1)目前国内尚没有可进行1-Wire总线测温电路DS18B20单粒子效应评估试验的系统及方法，本发明尚属首次；
(2)本发明所述的单粒子效应检测系统可同时进行单粒子翻转和单粒子锁定两项试验；
(3)本发明所述的单粒子效应检测系统基于SOPC技术来实现对1-Wire总线接口器件的数据通信与控制，可在单粒子试验中实现对多个DS18B20的异步检测与独立控制，从而缩短单粒子试验时间。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的单粒子效应检测系统硬件结构图；
图2为本发明的控制板结构图；
图3为本发明的检测方法流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
[0011]如图1所示，一种1-Wire总线测温电路DS18B20单粒子效应检测系统，其包括:计算机、程控电源、控制板、试验板及相关线缆组成，其中所述程控电源、控制板与试验板置于单粒子试验环境内，所述试验板安装在所述束流源近端；所述计算机置于所述单粒子试验环境外，分别通过USB总线与UART总线远程控制所述程控电源与所述控制板的工作；所述程控电源通过电源总线为所述控制板与所述试验板供电，同时监控所述试验板上DS18B20的工作电流，将实时电流通过USB总线反馈给所述计算机；所述控制板通过1-Wire总线实现对所述试验板上DS18B20的控制与通信，并将实验结果通过UART总线反馈给所述计算机。
[0012]如图2所示，所述控制板包括:FPGA、电源管理电路、配置电路、时钟管理电路、复位电路、UART 接口 电路、UART 插槽(Socket)、1-Wire 插槽(Socket)。
[0013]其中，所述FPGA的内部逻辑包括用于通信的UART Core、用于1-Wire通信的SOPCCore以及主控制逻辑部分；所述电源管理电路为所述控制板上各部分模块供电；所述UART接口电路用于所述计算机与所述控制板的UART协议转换；所述配置电路、时钟管理电路以及复位电路用于所述FPGA的正常工作设置。
[0014]如图3所示，一种1-Wire总线测温电路DS18B20单粒子效应检测方法，其包括如下步骤:
步骤1，系统安装，具体为:试验器件(DUT)预先开帽，安装于试验板上，置于束流源照射范围内，确保束流源产生的高能