AXIe系统关键技术研究

发布时间：2019-09-04 13:55

【摘要】：AXIe是基于ATC A的新一代自动测试系统,继承了ATC A在功耗、性能、平台管理等方面的优势。AXIe系统的灵活性高,可扩展性好,具有优秀的空间利用率和能量利用率,拥有广阔的发展前景。当前,自动测试系统向混合测试系统发展,本文针对复杂、高性能测试场景的需求,提出了组建以AXIe为核心的混合总线测试系统的方案,并分析总结出实现此系统所需的关键技术,而后针对其中的AXIe数据传输拓扑、嵌入式控制器技术和测试系统转接技术做进一步研究。对AXIe数据传输拓扑结构的研究主要包括:实现千兆以太网及PCIe连接的基本接口和交换接口,触发、同步与定时接口,本地总线以及IPMB总线。本文对各接口进行详细分析,得到各接口的拓扑结构模型,并依据此模型设计了9槽背板和系统模块。嵌入式控制器是AXIe系统乃至整个混合总线系统的控制核心,本文从嵌入式控制器的功能电路及模块化计算机设计方案两方面研究。除AXIe仪器模块具备的各接口外,控制器还具有计算机的通用外设接口。为提高控制器的通用性,论文提出应用COMe模块化计算机进行AXIe控制器设计的方案,而后采用“COMe计算机模块+载版”方案设计了AXIe控制器。论文对测试系统转接技术进行研究,分析GPIB、LXI、PXIe至AXIe的转接方案。针对PXIe-AXIe系统转接的问题,提出采用PCIe线缆、PXIe-AXIe适配器转接两种方案。前者通过系统模块扩展PCIe线缆接口实现,后者为PXIe模块提供数据传输、触发同步及定时信号,性能较好。论文设计了一个适配器模块以对研究内容进行验证。最后,组建测试系统对各模块功能进行测试,结果表明各模块功能达到设计要求,验证了相关技术研究的正确性。
【图文】：

拓扑图,拓扑,星型

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文3.3 触发、同步与定时接口拓扑结构研究为满足测试测量中对仪器触发、同步的要求，AXIe 系统为仪器模块提供了丰富的触发、同步与定时信号资源，包括：触发信号 TRIG[0:11]、双向星型触发信号 STRIG、系统槽输出的星型触发/同步信号 SYNC、星型时钟信号CLK100、PCIe 参考时钟 FCLK。各信号的拓扑结构根据其用途而不同。为了实现多机箱互联和组建混合总线测试系统，通常在系统模块前面板提供外部触发、时钟信号的输入输出以实现更好的触发和同步。AXIe 系统中触发、同步与定时接口的拓扑结构如图 3-4 所示[32]。

扇出,信号,背板,仪器模块

在背板中由扇出缓冲器扇出至各仪器槽。输出至各仪器槽的 SYN信号间延时之差小于 100ps 以实现高精度同步。CLK100 是系统槽产生的 100MHz±100ppm 的参考时钟信号，占空比为45%~50%。CLK100 的拓扑结构采用与 SYNC 类似的星形拓扑，LVDS 电平的时钟信号在背板扇出至各槽位，输出至各槽位的 CLK100 信号间延时之差同样小于 100ps。与 SYNC 不同，CLK100 具有反馈回系统槽的 CLK100FB 信号。AXIe 系统中，通过 SYNC 和 CLK100 信号配合，可满足仪器模块的定时同步要求。为此，AXIe 要求系统模块具备对 SYNC 输出的编程能力，使 SYN输出能够同步或异步于 CLK100。与此对应，AXIe 要求 CLK100 与 SYNC 信号间延时匹配在 500ps 内，当二者同步时，其时序关系如图 3-5 所示。系统模块和仪器模块对 SYNC 和 CLK100 信号的时序要求见表 3-1。为满足二者同步操作的时序要求，不仅对 SYNC、CLK100 各自的信号布线具有要求，对二者之间的信号线也具有长度匹配要求，，此外，背板扇出缓冲器也会对二者同步操作产生很大影响。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP274

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