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L80C186-10是一款具有極高集成度的16位微處理器，它把15"20個最常用的微處理器系統(tǒng)部件組合在一塊芯片上，性能是標準80C186-10的2倍，由于集成了許多外部設(shè)備接口，因而使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到了大大的簡化。L80C186-10與iAPX86、88微處理器是目標代碼相兼容的，并且還在現(xiàn)存的iAPX86、88指令集中加入了10種新的指令類型。本文對L80C186-10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各部件功能塊測試做了詳細介紹。 電路結(jié)構(gòu)與功能框圖 L80C186-10具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它將DMA部件、定時器部件、中斷控制部件、總線控制部件、片選信號和準備就緒信號生成部件以及CPU集成在一塊單芯片上。 L80C186-10 CPU具有4個16位通用寄存器(AX、BX、CX、DX)，4個16位指針寄存器(SI、DI、BP、SP)，4個16位段寄存器(CS、DS、SS、ES)，1個16位指令指針和1個16位狀態(tài)寄存器，以及1個6字節(jié)的預(yù)取指令隊列和4字節(jié)的預(yù)存指令隊列。取指令和執(zhí)行指令是由分離部件、總線接口部件和執(zhí)行部件各自完成的。 測試 隨著設(shè)計和工藝的發(fā)展，在單塊芯片上所能實現(xiàn)的集成度越來越高，一些器件在性能和功能方面都達到了更新、更高的水平。在這樣的情況下，對集成電路測試技術(shù)的要求也越來越高，在集成電路研制過程中，測試環(huán)節(jié)占有舉足輕重的地位，也越來越受到研制者的重視。通過測試驗證版圖能夠進行故障定位，對工藝生產(chǎn)提供可行性建議，從而促進電路的研制開發(fā)。電路的測試包括功能測試、直流參數(shù)測試和交流參數(shù)測試幾部分，其中，功能測試尤為關(guān)鍵。 功能測試 功能測試主要針對器件進行，因此，在編制測試碼點前必須熟悉電路的工作原理，了解內(nèi)部各個相關(guān)寄存器的狀態(tài)及讀寫時序等。然后，根據(jù)器件要求的輸入條件，采用多種方式調(diào)制出正確的輸入波形，以滿足器件的工作條件。同時對輸出端進行采樣，并做出比較，以驗證電路的相應(yīng)功能。功能測試應(yīng)對電路的所有功能進行驗證，以便查找電路缺陷，驗證版圖的正確性。 L80C186 CPU指令 對于L80C186 CPU來說，每個指令的執(zhí)行由取指令、譯碼和執(zhí)行構(gòu)成。而執(zhí)行一條指令的一系列動作，都是在時鐘脈沖CLK的統(tǒng)一控制下一步步進行的。執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期，再把指令周期劃分為一個個總線周期。CPU從存儲器或輸入輸出端口存取一個字節(jié)就是一個總線周期，所以多字節(jié)指令取指就需要若干個總線周期；在指令的執(zhí)行階段，不同的指令也會需要不同的總線周期。 每個總線周期通常包含4個狀態(tài)，每個T狀態(tài)是L80C186-10中處理動作的最小單位，即時鐘周期。雖然各條指令的周期有很大的差別，但它們?nèi)匀皇怯梢韵乱恍┗镜目偩�周期組成的：存儲器讀/寫、輸入/輸出端口讀/寫、中斷響應(yīng)。 DMA部件 16位微處理器L80C186-10提供了2個獨立的高速DMA通道，每個通道在控制塊中有6個寄存器，它們定義了通道的具體操作。這些控制寄存器由1個20位的源指針(2個字)，1個20位的目標指針(2個字)，1個16位的傳輸計數(shù)器和1個16位的控制字組成。DMA控制塊的格式如表1所示。傳輸計數(shù)寄存器(TC)指定了要進行的DMA傳送次數(shù)，控制字定義了通道的操作。在DMA活動期間，全部寄存器都可以被修正或改變，對這些寄存器所作的任何改變都會立即在DMA操作中反映出來。 只要控制寄存器的ST/STOP位(啟動/停止(I/O)通道位)被設(shè)置，就會產(chǎn)生DMA周期。若被編程為同步傳送，則必須先產(chǎn)生一個DRQ，因此，源/目標指針和傳輸計數(shù)寄存器(若使用的話)必須在這一位被設(shè)置前完成編程。在RESET時，DMA將執(zhí)行以下兩個操作：每個通道的啟動/停止位被復(fù)位或STOP，任何在執(zhí)行中的傳送被放棄。 中斷控制部件 L80C186-10能夠從內(nèi)部和外部的許多源接受中斷，內(nèi)部中斷控制器把這些請求在一個優(yōu)先級基礎(chǔ)上進行合并，使其能由CPU一個一個地進行服務(wù)。內(nèi)部中斷源(定時器和DMA通道)能夠被它們自己的控制寄存器或由在中斷控制器中的屏蔽位來禁止。L80C186-10的中斷控制器有自己的控制寄存器，該寄存器用于設(shè)置控制器的操作方式。 主設(shè)備方式下中斷控制器的基本操作方式與8259A類似。中斷控制器對在所有三種方式下的內(nèi)部中斷響應(yīng)是相同的，不同的地方僅在于對4個外部中斷引腳的功能解釋上。中斷控制器被設(shè)置到三種方式之一是通過對在INT0和INT1控制寄存器中的正確位進行編程來實現(xiàn)的。中斷控制器的三種操作方式為全嵌套方式、級聯(lián)方式和特殊全嵌套方式。 總線控制部件與L80C186-10指令集 L80C186-10的總線接口與8086總線結(jié)構(gòu)非常相似，它具有多路轉(zhuǎn)換地址/數(shù)據(jù)總線，以及各種各樣的控制和狀態(tài)總線，每個總線周期需要最少4個CPU時鐘周期和任意多個等待狀態(tài)，其需要等待狀態(tài)的個數(shù)由外部存儲器和外部設(shè)備的訪問速度所決定。 L80C186-10的指令集被分成7種類型：數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)、移位/環(huán)移/邏輯、串處理、控制轉(zhuǎn)移、高級指令和處理器控制。一條80C186指令能夠引用在任何地方的零個到多個操作數(shù)。一個操作數(shù)可以常駐在一個寄存器里，在指令本身中或在存儲器中。 時鐘發(fā)生器 L80C186-10包含一個時鐘發(fā)生器，用來為所有的L80C186-10集成部件，以及在該系統(tǒng)中所有與CPU同步的設(shè)備產(chǎn)生主時鐘信號。這個時鐘發(fā)生器包含一個晶體振蕩器，二分頻器，復(fù)位電路，以及準備就緒信號生成邏輯。 晶體振蕩器的輸出(或外部頻率輸入)驅(qū)動一個二分頻電路，此電路為L80C186-10生成占空比為50%的周期時鐘。L80C186-10的所有時序都是參考這一信號的，該信號可以從L80C186-10的CLKOUT引腳上得到，在EPI信號從高電平到低電平轉(zhuǎn)換時改變狀態(tài)。時鐘發(fā)生器還為系統(tǒng)提供一個同步的復(fù)位信號(RES)，這一信號同步于時鐘輸入信號。復(fù)位輸入信號還復(fù)位二分頻器，當(dāng)RES輸入信號第一次有效時，將生成一個單個時鐘周期的內(nèi)部復(fù)位脈沖。 L80C186-10的時鐘端采用雙倍時鐘方式，可使測試碼點減少一半，大大減少了碼點編制的工作量，縮短了測試時間，提高了工作效率。 直流參數(shù)測試 對集成電路直流參數(shù)的測試，在不同測試系統(tǒng)上的測試原理和方法基本上是一致的，都是按照詳細規(guī)范和規(guī)定對所測項目施加相應(yīng)的測試條件，從而得出所測參數(shù)值。 交流參數(shù)測試 L80C186-10的交流參數(shù)測試是嚴格按照詳細規(guī)范，采用功能驗證方法進行測試的。 結(jié)語 16位微處理器L80C186-10是集成電路技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，由于集成電路的使用，可以將許多所需的外圍器件及其接口制作在一個硅片上，這就增加了集成電路測試的難度，也更體現(xiàn)了測試的重要性。L80C186-10的整套測試程序和測試碼點都是在DIC-8032集成電路測試系統(tǒng)上開發(fā)的，通過驗證版圖和故障定位，使L80C186-10順利研制成功，并能夠滿足用戶要求。 |
