专利名称：一种微控制器系统器件的检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种检测装置及方法，尤其适用于工业级微控制器系统器件的检测装 置及方法。
背景技术：
我国现有微小卫星大多使用宇航级元器件。宇航级元器件包括MIL-PRF_38535 规范的V级、S级；MIL-M-38510规范的S级；MIL-PRF-38534规范的K级，这些元器件的生产 需要执行严格的过程工艺控制，需列入QML-38535的生产商在其认证生产线上进行生产， 执行并通过MIL-PRF-38535规范或MIL-M-38510规范的所有适用要求(包括鉴定检验、筛 选、TCI或QCI)，同时还执行相关的“航天应用”要求。其生产成本高、周期长。由于禁运等 原因，宇航级元器件的可获得性较差，经常成为制约产品研制的瓶颈。
发明内容
由于工业级元器件的可获得性远远优于宇航级元器件，本发明的目的在于提供一 种适用于工业级微控制器系统器件的检测装置及方法，经检测后器件可应用于微小卫星上 使用，研制周期、生产成本均低于使用宇航级元器件。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种微控制器系统器件的检测装置，包括试验电路板部分、电参数测试部分、功能 测试部分，电参数测试部分包括供电控制、与供电控制输出连接的电流检测板；试验电路板 部分包括一个待测CPU、与待测CPU双向信号连接的待测存储器、两路与待测CPU输出连接 的待测总线接口、一路与待测CPU输出连接的422总线，所述待测CPU还连接有一个供电 及看门狗电路和一个系统起振电路，构成一套测试系统；电流检测板的输出连接供电及看 门狗电路，并同时连接功能测试部分；所述功能测试部分为一个功能测试设备，其输入连接 422总线的输出、两路待测总线接口的输出。上述方案中，所述试验电路板部分包括两套测试系统，通过切换电路实现两套测 试系统的切换。所述功能测试设备包括一个PC机及与其双向信号连接的总线检测卡和422总线 通讯卡，其中总线检测卡的输入连接测试系统的两路待测总线接口的输出；422总线通讯 卡的输入连接测试系统的422总线及电参数测试部分的电流检测板。所述供电控制为具有远端加断电功能的供电部件。利用前述检测装置检测微控制器系统器件的方法，其特征在于，首先将待测CPU、 待测存储器和两路待测总线接口安装于所述试验电路板上；功能测试设备发出测试指令给 待测CPU，由待测CPU检测试待测存储器、两路待测总线接口的功能，之后将测试结果通过 422总线发送给功能测试设备，最后由功能测试设备判读测试结果。上述方法中，所述功能测试设备发出测试指令是通过其中的PC机发出的，并通过 与PC机双向信号连接的422总线通讯卡输出到试验电路板上的待测CPU ；所述发送给功能
3测试设备的测试结果是通过与PC机双向信号连接的422总线通讯卡和总线检测卡实现的。本发明提出的检测装置及方法，经过试验验证的几种(处理器、总线接口器件、存 储器)工业级元器件已在希望一号卫星上使用，在轨表现良好。实现了工业级微控制器系 统元器件在高性能、小型化、低功耗的微小卫星产品中的应用。
以下结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明检测装置的一种结构框图。图2为本发明检测装置的另一种结构框图。图3为图1图2中功能测试设备18的具体结构图。图4为本发明所涉工业级微控制器系统器件检测流程示意图。
具体实施例方式如图1所示，一种微控制器系统器件的检测装置，包括试验电路板部分、电参数测 试部分、功能测试部分，电参数测试部分包括供电控制1(给整个试验电路板供电，可采用 具有远端加断电功能的供电部件)、与供电控制输出连接的电流检测板2 ；试验电路板部分 包括一个待测CPU4、与待测CPU双向信号连接的待测存储器5、两路与待测CPU输出连接的 待测总线接口 7、8、一路与待测CPU输出连接的422总线9，待测CPU还连接有一个供电及 看门狗电路3和一个系统起振电路6，构成一套测试系统；电流检测板2的输出连接供电及 看门狗电路3，并同时连接功能测试部分；功能测试部分为一个功能测试设备18，其输入连 接422总线的输出、两路待测总线接口的输出。如图2所示，为本发明的另一个可选实施例，试验电路板部分可包括与图1中测试 系统相同结构的另一套系统待测CPU12、与待测CPU12双向信号连接的待测存储器13、两 路与待测CPU12输出连接的待测总线接口 15、16、一路与待测CPU12输出连接的422总线 17，待测CPU12还连接有一个供电及看门狗电路11和一个系统起振电路14。两套测试系统 通过切换电路10实现切换。两套系统可以单独工作，可以实现两套器件的比较、验证在双 机冗余状态下的抗辐照性能。如图3所示，功能测试设备包括一个PC机及与其双向信号连接的总线检测卡和 422总线通讯卡，其中总线检测卡的输入连接测试系统的两路待测总线接口的输出；422总 线通讯卡的输入连接测试系统的422总线。本发明装置中，电流检测板2监测试验电路板及其中的待测系统(CPU4、12、待测 存储器5、13和待测总线接口 7、8、15、16)的电流变化，将监测结果通过422总线9、17传输 到功能测试设备中进行判读。待测CPU (4或12)在测试过程中，测试自身功能、并测试两路 待测总线接口及存储器，通过422总线与功能测试设备18进行通信。利用图1、图3检测装置检测微控制器系统器件的方法是首先将待测CPU4、待测 存储器5和两路待测总线接口 7、8安装在图1试验电路板上；功能测试设备18的PC机发 出测试指令(通过422总线通讯卡)给待测CPU4，待测CPU4检测待测存储器5和两路待 测总线接口 7、8功能的正确性，(功能指元器件的基本功能，对于待测存储器，是指能在存 储器中任意指定地址写入读出信息。对于待测总线接口，是指建立正确的数字数据通信链路)之后将测试结果(通过总线检测卡和422总线通讯卡)发送给功能测试设备18的PC 机判读测试结果。如图4所示，对工业级微控制器系统器件进行检测的流程，包括筛选试验、DPA(破 坏性破坏性物理分析)试验、考核试验、总剂量试验以及单粒子试验。涉及器件有3类处 理器、总线接口器件、存储器。首先对待测器件进行全部筛选试验，检验结果未失效的进行 后续四个试验，失效的放弃。之后并行进行DPA试验、考核试验、总剂量试验以及单粒子试 验。抽取进行DPA试验和考核试验，当1个以上出现缺陷或判定为批次性故障时为不接 受。总剂量试验以及单粒子试验的检验结果在预估的空间轨道环境能够使用为接受。上述 试验都在可接受范围内时为合格，可以装星使用，其中某一项测试结果不满足要求时，整批 次判定为不合格。例如，采用了本发明装置及方法对希望一号卫星需要使用的处理器C8051F040及 处理器 AT91RM9200-QU-002、接口控制器件MCP2510-I/ST、存储器 IS62WV10248BLL-70BI 工 业级器件进行上述流程的检测。每批100%进行了筛选试验，100%通过试验。每批抽取3 只进行了 DPA试验，每批抽样5只进行考核试验，100%通过试验。进行了总剂量的试验。结果为处理器在总剂量100. 44KRad(Si)，时功能正常，电 流无变化。接口器件53. 196KRad(Si)时功能失效，电流无变化。存储器在19. 157KRad(Si) 时功能失效。按照卫星的空间辐射耐量IOKRad(Si)估计，总剂量试验的结果表明器件满足 卫星运行轨道的TDI要求。进行了单粒子试验结果表明在一定的整机设计下，单粒子功能错误率为2. 25E-4 次/器件.天，器件的特性满足要求。综合检测结果，经检测的器件可以用于航天应用。希望一号在轨运行一年多来，系 统正常。说明使用本发明装置及方法检测微控制器系统器件空间适应性是可行、有效的。
权利要求
一种微控制器系统器件的检测装置，其特征在于，包括试验电路板部分、电参数测试部分、功能测试部分，电参数测试部分包括供电控制、与供电控制输出连接的电流检测板；试验电路板部分包括一个待测CPU、与待测CPU双向信号连接的待测存储器、两路与待测CPU输出连接的待测总线接口、一路与待测CPU输出连接的422总线，所述待测CPU还连接有一个供电及看门狗电路和一个系统起振电路，构成一套测试系统；电流检测板的输出连接供电及看门狗电路，并同时连接功能测试部分；所述功能测试部分为一个功能测试设备，其输入连接422总线的输出、两路待测总线接口的输出。
2.如权利要求1所述的微控制器系统器件的检测装置，其特征在于，所述试验电路板 部分包括两套测试系统，通过切换电路实现两套测试系统的切换。
3.如权利要求1或2所述的微控制器系统器件的检测装置，其特征在于，所述功能测试 设备包括一个PC机及与其双向信号连接的总线检测卡和422总线通讯卡，其中总线检测卡 的输入连接测试系统的两路待测总线接口的输出；422总线通讯卡的输入连接测试系统的 422总线及电参数测试部分的电流检测板。
4.如权利要求1所述的微控制器系统器件的检测装置，其特征在于，所述供电控制为 具有远端加断电功能的供电部件。
5.一种检测微控制器系统器件的方法，基于权利要求1所述的微控制器系统器件的检 测装置，其特征在于，首先将待测CPU、待测存储器和两路待测总线接口安装于试验电路板 上；功能测试设备发出测试指令给待测CPU，由待测CPU检测待测存储器、两路待测总线接 口的功能，之后将测试结果通过422总线发送给功能测试设备，最后由功能测试设备判读 测试结果。
6.权利要求5所述的检测微控制器系统器件的方法，其特征在于，所述功能测试设备 发出测试指令是通过其中的PC机发出的，并通过与PC机双向信号连接的422总线通讯卡 输出到试验电路板上的待测CPU ；所述发送给功能测试设备的测试结果是通过与PC机双向 信号连接的422总线通讯卡和总线检测卡实现的。
全文摘要
本发明公开了一种微控制器系统器件的检测装置及方法，检测装置包括试验电路板部分、电参数测试部分、功能测试部分，电参数测试部分包括供电控制、与供电控制输出连接的电流检测板；试验电路板部分包括一个待测CPU、与待测CPU双向信号连接的待测存储器、两路与待测CPU输出连接的待测总线接口、一路与待测CPU输出连接的422总线，待测CPU还连接有一个供电及看门狗电路和一个系统起振电路，构成一套测试系统；电流检测板的输出连接供电及看门狗电路，并同时连接功能测试部分；所述功能测试部分为一个功能测试设备，其输入连接422总线的输出、两路待测总线接口的输出。
文档编号G05B23/02GK101968652SQ20101023220
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者刘曦, 刘琦, 同志宏, 张天强, 张莹, 李广平, 海涛, 邱素蓉 申请人:中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所