本文是一篇机械论文，本文进行了集成电路测试系统上位机软件设计与研究，设计了一种通用性高、操作便捷的可设置测试工程上位机软件，通过改变测试流程的方式实现芯片测试。
第一章绪论
1.1研究背景
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集成电路作为当代科技发展基石，从出现至今发展极为迅速，同时推动了半导体行业特别是芯片行业发展，高度集成芯片现在已经成为所有国家重点研究对象[1]。
集成电路行业门槛高，主要在于研发成本和制造封装测试成本高，以及在产品研发阶段和制造过程中测试环节多[2]。在集成电路产品上市之前，要进行系统功能验证、芯片测试以及封装后整机测试等环节用以确保产品质量合格，测试环节是集成电路设计的核心因素。某些测试设备是固定功能电路且是传统测试仪器，缺点非常明显，如功能不灵活，仪器重复使用率低[3]。测试系统组建十分困难，设计师按功能需求把需要使用的传统仪器组建成为具有多功能集成测试系统，这需要实现仪器之间不能互相干扰，将所有仪器开关安装到测试系统面板，每次进行测试时都要按照测试顺序打开开关，测试效率十分低下。除此之外，在测试过程中还需要考虑到人为操作对结果的影响，测试精度会根据操作方式的不同产生误差，并且传统测试系统大多都存在通用性差的问题，测试系统厂商之间不会进行资源共享，这便使测试系统开发变得更加困难。
集成电路测试系统由测试仪和测试软件组成，测试仪负责产生激励信号和采集输出信号，测试软件用于开发测试程序，在测试过程中测试系统根据下位机软件实现对测试仪的控制，完成集成电路测试工作，并对测试结果进行显示、分析和保存，所以测试软件是测试系统的核心模块，起到对系统各部分完成调度的作用，同时也为用户提供交互的窗口[4]。
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1.2国内外的发展现状
我国集成电路测试系统从国外引进到自主研发历经漫长过程，已经取得了不小成果，但与国际先进国家依然有不小差距，主要体现在：技术不成熟，缺乏规划，大多数电子设备的测试模块依然是空白；测试技术众多，但技术不统一，缺乏标准化和通用化；产品设计工艺落后，可靠性不够；更新速度慢，升级能力不够；测试手段单一，不够灵活[6]。
二十世纪中叶，美国在武器维修方面遇到各种困难，在此背景下，美国国防部成立了电子测试设备协调部，此部门是现代集成电路测试系统研究开端[7]。集成电路测试很快就突破了军工领域范围，在六十年代就开始在民用上普及，集成电路测试系统的发展分为三个阶段：
（1）集成电路测试系统第一阶段为专用测试系统，主要是对特定器件测试。从功能上看可以分为三种：数据采集、数据分析以及检测系统[8]。第一代产品组建非常麻烦，主要难在设计者要解决系统内仪器和计算机接口之间的关系，特别是当系统仪器较多时，工作量就会变得十分繁琐，且极容易出错。这种系统每次改变测试对象时都要重新设计电路接口。
（2）集成电路测试系统第二阶段采用了标准化接口总线结构。系统内的所有仪器都有标准化接口，他们之间采用总线连接，可以将不同厂家生产的仪器依靠总线通过标准化接口连接[9]。该系统改进了上一代的缺点，设计者不用重新设计接口电路，更改测试任务变得灵活。目前这一代测试系统得到了广泛的应用。
（3）集成电路测试系统第三阶段以计算机为核心，将测试仪器和计算机设计为一个整体，使用计算机软件取代了前两代的部分硬件，在总体方案设计和测试原理方面与前两代测试系统有着很大区别[10]。目前三代测试系统仍在高速发展状态，将会对电子产品的设计有着颠覆式的影响。
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第二章测试系统总体设计
2.1集成电路测试系统概述
集成电路测试系统是保证芯片能够实现对电路功能、电气特性指标的自动测试设备。测试系统分为软件部分和硬件部分[15]，通过上位机软件和下位机软件配合调用硬件资源完成测试工作。软件模块调用硬件模块对集成电路芯片施加激励，硬件模块采集输出信号发送至软件模块，软件模块对输出信号与该芯片预期规范输出信号进行对比，若输出信号和预期规范输出信号基本符合，就判定该芯片通过测试。测试时将硬件模块与被测芯片的引脚连接，模拟芯片在工作的实际运行状态，等同于将工作时电压与电流等实际工作参数施加到被测芯片上[16]。通过测试系统的人机交互界面发出各项测试命令，实现系统对应的测试功能，从而将故障芯片和合格芯片区分开来，完成对被测芯片测试任务。
2.1.1测试方法
测试系统的目的是检测芯片是否符合产品手册上规定的功能与电气特性指标。其测试部分由直流测试、交流测试和功能测试[17]：
直流测试是基于欧姆定律测试，通过引脚施加激励来确定元件参数的测试方法。以下为直流测试的几种方式：
（1）接触性测试(OS)：接触性测试保证被测芯片的引脚能够正确的连接到测试仪器，检查引脚是否出现短路问题，在进行其他测试之前应先保证接触性测试通过[18]。
（2）漏电流测试[19]：在被测芯片引脚施加允许最大电压时的电流。先为电源施加规定最大电压，再给引脚施加高电压，最后对引脚此时的电流值进行测试即为漏电流测试。
（3）输出高/低电压测试(VOL和VOH)：指的是测试被测芯片输出的负载能力，在测试中给引脚施加规定的电平时，输出的最高和最低电压，反映了输出端的驱动能力。
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2.2测试系统上位机软件需求分析
测试系统上位机软件主要针对测试工程程序设计开发，提供友好的人机交互界面供用户使用，实现控制测试工程，最后处理测试结果[24]。本节根据上述功能完成上位机软件的需求分析。
2.2.1性能需求分析
测试系统上位机软件要对性能做出要求，结合测试需求，对软件响应时间和程序运行占用内存做出需求分析：响应时间需求分析。响应时间为用户等待软件响应的时间[26]。将响应时间进行分类，分别为软件响应时间、功能模块响应时间和功能模块运行时间。响应时间测试中有个通用原则，即2/5/10原则，代表了用户对响应时间容忍度，当用户在发出命令后在2秒内得到反馈时，会对软件系统感观很好；当用户在发出命令5秒内得到反馈时，会对系统感观还不错；当用户在发出命令10秒内得到反馈时，会对系统感观较差；而当用户在超过10秒后仍然无法得到反馈时，会感觉该系统过慢。
占用内存需求分析。即程序运行过程中占用的内存，在进行内存测试时需要按照不同模块的运行状态对内存占用情况分析[27]。软件需要对内存及时释放以保证系统运行的流畅。由于测试程序需要对测试参数进行管理，在此将程序内存占用设置在400M以内。
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第三章上位机测试软件模块开发设计与实现..................17
3.1界面层................................17
3.1.1人机交互界面设计....................17
3.1.2人机交互界面实现..........................18
第四章可设置测试工程模块设计与实现...........................31
4.1测试工程模型.........................................31
4.1.1测试流程原理分析..............................31
4.1.2测试工程模型实现...............................32
第五章测试与验证.............................47
5.1测试方案...........................................47
5.2性能测试.....................................47
第五章测试与验证
5.1测试方案
本文从性能测试和功能测试两方面对上位机软件进行验证，如表5.1所示。
机械论文参考
性能测试是对测试软件的启动时间和运行时间进行测试，功能测试包含对等式解析验证以及其他功能模块验证，其他功能模块过多，验证起来也比较复杂，因此本文根据APM32f103c8t6芯片合格规格书对测试系统进行测试参数和测试流程设置，完成功能测试。下面对测试方法进行简单介绍：
白盒测试又称结构测试。是基于代码本身逻辑的测试，对每个部分代码的逻辑进行测试。
黑盒测试又叫功能测试。是基于需求规格说明书的功能测试。此类测试不考虑程序内部代码的逻辑如何运行，将所有的代码看成一个盒子，对其功能进行测试[59]。
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第六章总结与展望
在芯片技术大力发展，各种芯片测试设备和测试程序生产质量检测标准逐步建立的背景下，本文进行了集成电路测试系统上位机软件设计与研究，设计了一种通用性高、操作便捷的可设置测试工程上位机软件，通过改变测试流程的方式实现芯片测试。
设计了测试软件的总体结构，采用SSM框架和插件方式完成了软件结构设计。相比传统的设计方法有了较大的改善，具有较好的高内聚低耦合特性，并且为用户提供二次开发的接口，以便后续对测试软件增加测试功能，提高测试范围。
在人机交互界面的设计中，对测试软件的功能进行需求分析后，使用IDEA的swing ui designer API完成测试主界面整体设计，完成了各按钮的逻辑功能。
完成了软件结构的各层逻辑功能，利用SSM框架的设计思想对测试工程的测试步骤完成了设计，在逻辑层完成了软件管理功能以及逻辑功能设计，通过数据库的增删操作完成管理测试参数设计，以及设计了管理测试步骤，完成了对被测芯片的功能测试，考虑到用户可能设置测试参数时出现错误，完成了对测试参数的等式解析功能。
对测试流程的进行了模型设计，分析软件的运行方式，将测试流程经过有向树状图方式设计，有向图节点代表测试步骤，连接弧代表条件关系，在数据层对测试数据完成保存。测试流程调试方面，利用IDEA平台完成，对测试步骤进行了单步调试，跨越调试以及顺序调试设计，以此对测试流程完成控制。
软件测试方面利用时间测试和内存测试验证了软件的可靠性，按照2/5/10原则对测试软件的响应时间、功能模块响应时间和功能模块运行时间进行了测试，利用JVM的ps进行线程内存查看完成了内存验证。
参考文献（略）