93000测试系统下单片机最小可测系统的设计方案研究

3.0 闻远设计 2023-05-15 178 4 21.46KB 4 页 2光币

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93000 测试系统下单片机最小可测系统的设计

方案研究

　　摘要：为了利用集成电路测试系统实现对单片机的测试，提出了基于 93000 测试系统的单

片机最小可测系统的设计方案，包括硬件连接和软件程序设计，详细介绍了最小可测系统的

实现原理和方法。整个系统设计方案简洁、设计成本低廉、使用方便。

　　关键词：单片机；测试；最小可测系统；

Abstract:In order to carry out the MCU test using the IC test system, this article puts forward a design

scenario of MCU minimum testing system based on 93000.This scenario includes the design of

hardware connection and software program.It introduces in detail the theory and method to carry out

the system.The whole design scenario is compact, low cost and convenient to use.

Keyword:MCU; test; minimum testing system;

　　 1　引言

单片机（MCU ）, 也称为微控制器，在工业控制、国防装备、智能仪器等领域得到了广泛应

用。Intel 公司生产的 51 系列单片机，以及其他公司生产的 51 兼容单片机，在市场上得到了

最广泛的应用。其中， Atmel 公司推出的 AT89 系列单片机是基于 Intel 公司 8051 内核的，内

含Flash 程序存储器的 51 兼容单片机，其在国内拥有大量用户。

于2007 年引进的 V93000SOC 是目前国内档次最高的 SOC 集成电路测试系统之一，在该测试

系统上进行 AT89 系列单片机可测系统的研究，可为其它 51 系列单片机以及复杂微控制器类

集成电路测试程序的开发奠定基础和积累经验。本文选择了 AT89 系列中最早推出的 AT89C51

单片机作为代表研究单片机的测试方法。

单片机测试开发的关键技术主要包括：

1 ）单片机最小可测系统设计技术；

2 ）测试系统与单片机可测系统运行的同步技术；

3 ）单片机的模块功能测试技术；

4 ）测试向量生成技术。

本文主要关注第 1项技术。

　　 2　总体方案设计

2.1 最小可测系统的概念

首先介绍一下单片机最小系统的概念。单片机要正常运行，必须具备一定的硬件条件，其中

最主要的就是三个基本条件： 1 ）电源正常； 2 ）时钟正常； 3 ）复位正常。这样的单片机电

路称为单片机最小系统，只是用起来不太方便，缺乏输出指示电路和简单输入电路。所以，

一般的单片机最小系统都再配置一些附属电路。

在单片机最小系统的基础上，本文提出了单片机最小可测系统的概念：使单片机能在测试系统

上正常工作，并可进行测试的必须的电路和外围元件。它是对单片机进行测试的最基本、不能

再省略掉任何部分的系统，是对单片机进行测试时首先需要解决的问题。

图1 最小可测系统在测试开发中所处的位置

如图 1 所示，在设计出最小可测系统之后，再通过研究单片机的结构、原理、功能特点，结

合单片机开发平台和指令系统、编程语言，设计更复杂的硬件连接和软件程序，对片上数

据/程序存储器、I/O 口、定时/ 计数器、串口、中断等单片机资源进行测试，以实现最终的全

面测试。

2.2 总体设计原则

设计最小可测系统的目的，是让单片机能以最简单的软、硬件设计在 93000 测试系统上正常工

作，因此制定了如下的设计原则：

1 ）硬件连接应尽可能简单，非必要情况下，尽量避免使用外围电路，即尽量使用 93000 测

试系统本身的硬件资源；

2 ）软件程序的设计应尽可能的简洁，这包括单片机上烧录的程序和 93000 测试程序；

3 ）在前两条原则的基础上，本文设计的最小可测系统，其功能是将一个 I/O 口的输入数据从

另一I/O 口输出。

根据这三条设计原则，对最小可测系统进行设计、实现并上机测试的方案如图 2所示。

图2 系统总体设计方案

　　 3　硬件连接

AT89C51 的引脚共 40 个，其中总共32 个引脚用于四个端口P0~P3. 其余八个引脚中，六个引

脚（VCC、GND、XTAL1、XTAL2、RST 和EA????? ）是必须连接的，以使系统能工作。下

面分别对各个引脚进行分析。

VCC 和GND 分别为芯片提供供电电压与接地端，在 93000 测试系统上应分别与DPS 通道和地

相连。

XTAL1 和XTAL2 连接外部时钟的方案有两种，通常情况下，是与石英晶体振荡器的两端进

行连接，晶振的两端还需要两个30pF 值的电容器。另一种方案是使用非晶体振荡器的频率

源：将频率源连接到 XTAL1、XTAL2 保持不连接。在本文中，单片机是作为被测对象，使用

第一种方案需要增加外围元件，这无疑增加了测试结果的误差，因此还需要单独对外围元件

进行测试，以保证测试的精度。在后一种方案中，直接将XTAL1 连接到一个测试通道，利

用该通道输入一定频率的信号，即可保证单片机正常工作，这样不仅可以充分利用 93000 上

高精度的频率源，而且也便于对外部频率进行观察。因此本文选用的是第二种方案。

RST 电路在通常情况下有两种连接方法： 1 ）上电复位电路； 2 ）加入一个瞬接开关的上电复

位电路。这两种方法都需要增加外围元件，同样不利于测试。这里直接将RST 连接到一个测

试通道，利用该通道输入复位信号，对单片机进行复位操作。

EA 代表"外部存取" 之意，由于AT89C51 具有内部程序存储器，因此 EA?????引脚接VCC.

上述六个引脚，在单片机正常运行时都必须加以连接。另两个引脚PSEN?????????和ALE, 主

要用来对外部程序/ 数据存储器进行操作。在最小可测系统中，这两个引脚保持不连接。

端口P0 作为 I/O 端口时，需要外接 10KΩ 的外部上拉电阻。P1 与P2 口具有内部上拉电阻，不

需要外接单独的上拉电阻。P3 端口也可用作输入或输出，而且也不需要外接上拉电阻，但通

常大多数运用中它并不作为 I/O 端口使用，而用于提供串行通信和外部中断等重要信号。所以

选用 P1 和P2 作为最小可测系统的 I/O 端口。P1 和P2 共16 个引脚分别与93000 上16 个测试通

道相连。

AT89C51 最小可测系统在 93000 上的硬件连接方式如图 3所示

图3 系统硬件连接示意图

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摘要：

93000测试系统下单片机最小可测系统的设计方案研究　　摘要：为了利用集成电路测试系统实现对单片机的测试，提出了基于93000测试系统的单片机最小可测系统的设计方案，包括硬件连接和软件程序设计，详细介绍了最小可测系统的实现原理和方法。整个系统设计方案简洁、设计成本低廉、使用方便。　　关键词：单片机；测试；最小可测系统；Abstract:InordertocarryouttheMCUtestusingtheICtestsystem,thisarticleputsforwardadesignscenarioofMCUminimumtestingsystembasedon93000.Thisscen...

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