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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(gè)最常用的微處理器系統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備接口，因而使得系統結構得到了大大的簡(jiǎn)化。L80C186-10與iAPX86、88微處理器是目標代碼相兼容的，并且還在現存的iAPX86、88指令集中加入了10種新的指令類(lèi)型。本文對L80C186-10的內部結構及各部件功能塊測試做了詳細介紹。 電路結構與功能框圖 L80C186-10具有復雜的內部結構，它將DMA部件、定時(shí)器部件、中斷控制部件、總線(xiàn)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(gè)16位通用寄存器(AX、BX、CX、DX)，4個(gè)16位指針寄存器(SI、DI、BP、SP)，4個(gè)16位段寄存器(CS、DS、SS、ES)，1個(gè)16位指令指針和1個(gè)16位狀態(tài)寄存器，以及1個(gè)6字節的預取指令隊列和4字節的預存指令隊列。取指令和執行指令是由分離部件、總線(xiàn)接口部件和執行部件各自完成的。 測試 隨著(zhù)設計和工藝的發(fā)展，在單塊芯片上所能實(shí)現的集成度越來(lái)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(lái)越高，在集成電路研制過(guò)程中，測試環(huán)節占有舉足輕重的地位，也越來(lái)越受到研制者的重視。通過(guò)測試驗證版圖能夠進(jìn)行故障定位，對工藝生產(chǎn)提供可行性建議，從而促進(jìn)電路的研制開(kāi)發(fā)。電路的測試包括功能測試、直流參數測試和交流參數測試幾部分，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(jìn)行，因此，在編制測試碼點(diǎn)前必須熟悉電路的工作原理，了解內部各個(gè)相關(guān)寄存器的狀態(tài)及讀寫(xiě)時(shí)序等。然后，根據器件要求的輸入條件，采用多種方式調制出正確的輸入波形，以滿(mǎn)足器件的工作條件。同時(shí)對輸出端進(jìn)行采樣，并做出比較，以驗證電路的相應功能。功能測試應對電路的所有功能進(jìn)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(lái)說(shuō)，每個(gè)指令的執行由取指令、譯碼和執行構成。而執行一條指令的一系列動(dòng)作，都是在時(shí)鐘脈沖CLK的統一控制下一步步進(jìn)行的。執行一條指令所需要的時(shí)間稱(chēng)為指令周期，再把指令周期劃分為一個(gè)個(gè)總線(xiàn)周期。CPU從存儲器或輸入輸出端口存取一個(gè)字節就是一個(gè)總線(xiàn)周期，所以多字節指令取指就需要若干個(gè)總線(xiàn)周期；在指令的執行階段，不同的指令也會(huì )需要不同的總線(xiàn)周期。 每個(gè)總線(xiàn)周期通常包含4個(gè)狀態(tài)，每個(gè)T狀態(tài)是L80C186-10中處理動(dòng)作的最小單位，即時(shí)鐘周期。雖然各條指令的周期有很大的差別，但它們仍然是由以下一些基本的總線(xiàn)周期組成的：存儲器讀/寫(xiě)、輸入/輸出端口讀/寫(xiě)、中斷響應。 DMA部件 16位微處理器L80C186-10提供了2個(gè)獨立的高速DMA通道，每個(gè)通道在控制塊中有6個(gè)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(gè)20位的源指針(2個(gè)字)，1個(gè)20位的目標指針(2個(gè)字)，1個(gè)16位的傳輸計數器和1個(gè)16位的控制字組成。DMA控制塊的格式如表1所示。傳輸計數寄存器(TC)指定了要進(jìn)行的DMA傳送次數，控制字定義了通道的操作。在DMA活動(dòng)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(huì )立即在DMA操作中反映出來(lái)。 只要控制寄存器的ST/STOP位(啟動(dòng)/停止(I/O)通道位)被設置，就會(huì )產(chǎn)生DMA周期。若被編程為同步傳送，則必須先產(chǎn)生一個(gè)DRQ，因此，源/目標指針和傳輸計數寄存器(若使用的話(huà))必須在這一位被設置前完成編程。在RESET時(shí)，DMA將執行以下兩個(gè)操作：每個(gè)通道的啟動(dòng)/停止位被復位或STOP，任何在執行中的傳送被放棄。 中斷控制部件 L80C186-10能夠從內部和外部的許多源接受中斷，內部中斷控制器把這些請求在一個(gè)優(yōu)先級基礎上進(jìn)行合并，使其能由CPU一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行服務(wù)。內部中斷源(定時(shí)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(lái)禁止。L80C186-10的中斷控制器有自己的控制寄存器，該寄存器用于設置控制器的操作方式。 主設備方式下中斷控制器的基本操作方式與8259A類(lèi)似。中斷控制器對在所有三種方式下的內部中斷響應是相同的，不同的地方僅在于對4個(gè)外部中斷引腳的功能解釋上。中斷控制器被設置到三種方式之一是通過(guò)對在INT0和INT1控制寄存器中的正確位進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現的。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(xiàn)控制部件與L80C186-10指令集 L80C186-10的總線(xiàn)接口與8086總線(xiàn)結構非常相似，它具有多路轉換地址/數據總線(xiàn)，以及各種各樣的控制和狀態(tài)總線(xiàn)，每個(gè)總線(xiàn)周期需要最少4個(gè)CPU時(shí)鐘周期和任意多個(gè)等待狀態(tài)，其需要等待狀態(tài)的個(gè)數由外部存儲器和外部設備的訪(fǎng)問(wèn)速度所決定。 L80C186-10的指令集被分成7種類(lèi)型：數據傳送、算術(shù)、移位/環(huán)移/邏輯、串處理、控制轉移、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(gè)到多個(gè)操作數。一個(gè)操作數可以常駐在一個(gè)寄存器里，在指令本身中或在存儲器中。 時(shí)鐘發(fā)生器 L80C186-10包含一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器，用來(lái)為所有的L80C186-10集成部件，以及在該系統中所有與CPU同步的設備產(chǎn)生主時(shí)鐘信號。這個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器包含一個(gè)晶體振蕩器，二分頻器，復位電路，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)驅動(dòng)一個(gè)二分頻電路，此電路為L(cháng)80C186-10生成占空比為50%的周期時(shí)鐘。L80C186-10的所有時(shí)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換時(shí)改變狀態(tài)。時(shí)鐘發(fā)生器還為系統提供一個(gè)同步的復位信號(RES)，這一信號同步于時(shí)鐘輸入信號。復位輸入信號還復位二分頻器，當RES輸入信號第一次有效時(shí)，將生成一個(gè)單個(gè)時(shí)鐘周期的內部復位脈沖。 L80C186-10的時(shí)鐘端采用雙倍時(shí)鐘方式，可使測試碼點(diǎn)減少一半，大大減少了碼點(diǎn)編制的工作量，縮短了測試時(shí)間，提高了工作效率。 直流參數測試 對集成電路直流參數的測試，在不同測試系統上的測試原理和方法基本上是一致的，都是按照詳細規范和規定對所測項目施加相應的測試條件，從而得出所測參數值。 交流參數測試 L80C186-10的交流參數測試是嚴格按照詳細規范，采用功能驗證方法進(jìn)行測試的。 結語(yǔ) 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(gè)硅片上，這就增加了集成電路測試的難度，也更體現了測試的重要性。L80C186-10的整套測試程序和測試碼點(diǎn)都是在DIC-8032集成電路測試系統上開(kāi)發(fā)的，通過(guò)驗證版圖和故障定位，使L80C186-10順利研制成功，并能夠滿(mǎn)足用戶(hù)要求。 |
