【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體芯片輻射效應測試，具體涉及一種zynq芯片電離總劑量輻照實驗系統及試驗方法。
技術介紹
1、隨著核能技術的不斷發展，大規模集成電路在核能領域的應用需求逐漸增加，更大規模、更高集成度的集成電路越來越成為核能系統中不可或缺的重要部分。其中，結合了現場可編程門陣和處理器的zynq芯片為核能控制系統中重要的大規模集成芯片。
2、為保證zynq芯片在復雜的核輻射環境中的可靠性，確保芯片在核輻射環境下能夠穩定準確的工作，需要在芯片應用于核能系統之前，通過在地面搭建特定輻照環境，對專用zynq芯片進行充分的輻照實驗檢測評估。通過對各種標準的系統評估，對芯片抗輻照性能進行綜合判定，從而確保所采用的zynq芯片能夠滿足核能環境工作應用需求。
3、傳統zynq輻照板多為商用板，設計側重商業應用，用于輻照測試時存在不足。其中突出問題是輻照時難以完全屏蔽外圍電路，且其電路復雜，含諸多與輻照不相關電路，輻照時這些外圍電路受影響產生干擾信號，嚴重影響實驗結果準確性與可靠性。為克服傳統商用板弊端，滿足精確測試zynq芯片輻照性能需求，本專利技術對其電路優化，刪減與輻照不相關電路，重新設計了外圍電路且將外圍電路與待測芯片保持至少4cm距離，便于完全屏蔽外圍電路，避免干擾信號影響測試結果，為準確評估芯片輻照性能提供可靠條件。
4、重新設計一套功能完善、針對性強的測試程序，以實現對zynq芯片輻照性能的精準評估。新測試程序精細化測試不同功能單元，實現對zynq芯片內部各個功能單元數據的全面、實時采集。在輻照過
技術實現思路
1、本專利技術目的在于，提供一種zynq芯片電離總劑量輻照實驗系統及試驗方法，該系統是由測試室和輻照室兩部分組成，在測試室中設有控制計算機、示波器和穩壓電源；輻照室中設有zynq電離總劑量輻照試驗板和輻照源；在zynq電離總劑量輻照試驗板中是由屏蔽區域和輻照區域組成，屏蔽區域中設有電源模塊、聯合測試工作組下載接口、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊和輸出端口；輻照區域中設有待測zynq芯片，控制計算機與zynq電離總劑量輻照試驗板相連，用以控制zynq電離總劑量輻照試驗板在試驗中的相關測試程序，并接收實時的試驗信息數據；穩壓電源與zynq電離總劑量輻照試驗板連接并監測電壓與功耗電流；示波器與zynq電離總劑量輻照試驗板連接并監測輸出波形；能夠在上裝至具體的設備前對zynq芯片進行輻照能力測試，避免對其應用產生影響；在輻照源外進行在線測量，能得到準確的zynq的測試參數；用于實現對zynq芯片的輻照實驗及自動化控制，操作簡單快捷。
2、本專利技術所述的一種zynq芯片電離總劑量輻照實驗系統，該系統是由測試室和輻照室兩部分組成，在測試室中設有控制計算機、示波器和穩壓電源；輻照室中設有zynq電離總劑量輻照試驗板和輻照源；測試室中的控制計算機、示波器和穩壓電源分別與輻照室中的zynq電離總劑量輻照試驗板連接，zynq電離總劑量輻照試驗板被輻照源照射；在zynq電離總劑量輻照試驗板中是由屏蔽區域和輻照區域組成，屏蔽區域中設有電源模塊、聯合測試工作組下載接口、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊和輸出端口；輻照區域中設有待測zynq芯片，屏蔽區域中的電源模塊、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊、聯合測試工作組下載接口和輸出端口均距待測zynq芯片4cm。
3、所述zynq芯片集成了雙核arm處理器和fpga；
4、所述電源模塊：是由3.3v輸入接口、1.8v輸入接口、1.35v輸入接口、1.0v輸入接口和若干個電容濾波陣列組成，其中3.3v輸入接口、1.8v輸入接口、1.35v輸入接口、1.0v輸入接口分別與電容濾波陣列并聯，3.3v輸入接口、1.8v輸入接口、1.35v輸入接口、1.0v輸入接口分別與zynq芯片和穩壓電源連接；
5、所述聯合測試工作組下載接口：用于通過賽靈思下載器接收所述控制計算機發送的測試程序或者對程序進行在線調試，根據測試程序對zynq芯片進行輻照實驗測試，在輻照過程中，測試程序包括在線邏輯分析儀，在線邏輯分析儀通過聯合測試工作組接口將運行狀態信號發送給控制計算機，輻照結束后，通過聯合測試工作組接口回讀zynq芯片中的配置數據傳輸給控制計算機；
6、所述通信模塊：包括usb轉串口芯片、usb?type-c座和6針排針，提供zynq芯片和控制計算機通信的接口，將控制計算機的發送數據信號轉換為串口信號，zynq芯片接收串口信號得到指令，根據指令對輻照板上的被測zynq芯片進行相應的讀寫操作和狀態控制；zynq芯片將測試程序的輸出數據以串口信號發出，經usb轉串口芯片、usb?type-c座和6針排針轉換為控制計算機的接收數據信號；6針排針通過跳帽切換zynq芯片兩路串口通道；
7、所述存儲模塊：包含快閃存儲器，快閃存儲器保存了zynq芯片的啟動鏡像數據，保證了輻照過程中zynq芯片在重新上電后仍能繼續工作；
8、所述時鐘模塊：是由50mhz有源晶振和33.333mhz有源晶振組成，所述50mhz有源晶振給fpga提供時鐘，50mhz有源晶振給雙核arm處理器提供時鐘；
9、所述輸出端口：包括兩個40針接插件，所述兩個40針接插件與zynq芯片連接，測試程序選取其中兩針連接示波器。
10、所述抗輻照板為鉛板且厚度為5cm。
11、所述zynq芯片電離總劑量輻照實驗系統的試驗方法，按下列步驟進行：
12、a、根據被測zynq芯片工作所需電壓，調整穩壓電源的輸出電壓，穩壓電源為zynq電離總劑量輻照試驗板提供3.3v、1.8v、1.35v和1.0v電壓，并監測功耗電流，再將控制計算機通過兩條usb光纖連接線與zynq電離總劑量輻照試驗板相連，包括：實驗操作控制單元和實驗數據顯示單元，實驗操作控制單元用以控制zynq電離總劑量輻照試驗板在試驗中的相關測試程序，實驗數據顯示單元，用于動態顯示所述輻照實驗中從zynq電離總劑量輻照實驗板接收的實時的試驗信息數據結果；示波器通過同軸電纜與zynq電離總劑量輻照試驗板連接，并實時監測輸出波形；
13、b、試驗開始時，開啟電源供電，控制計算機打開向zynq芯片輸出測試程序，其中，測試程序具體用于配置zynq芯片內部功能單元，在對zynq芯片進行輻照前，提取zynq芯片內部的功能單元中的數據，作為對照測試數據；
14、c、輻照過程中，讀取步驟b中zynq芯片內部的功能單元中的數據，作為回讀測試數據；將回讀測試數據與對照測試數據進行比較，統計錯誤數，并將錯誤數傳輸給控制計算機；穩壓電源監測電壓和電流情況；示波器監測輸出波形。
15、步驟b中所述測試程序分別是片上存儲器讀寫電路、觸發器測試程序、查找表計算程序、鎖相環分頻電路和環形振蕩器物理不可克隆函數電路；片上存儲器讀寫電路將zyn本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種ZYNQ芯片電離總劑量輻照實驗系統，其特征在于，該系統是由測試室和輻照室兩部分組成，在測試室中設有控制計算機、示波器和穩壓電源；輻照室中設有ZYNQ電離總劑量輻照試驗板和輻照源；測試室中的控制計算機、示波器和穩壓電源分別與輻照室中的ZYNQ電離總劑量輻照試驗板連接，ZYNQ電離總劑量輻照試驗板被輻照源照射，在ZYNQ電離總劑量輻照試驗板中是由屏蔽區域和輻照區域組成，屏蔽區域中設有電源模塊、聯合測試工作組下載接口、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊和輸出端口；輻照區域中設有待測ZYNQ芯片，屏蔽區域中的電源模塊、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊、聯合測試工作組下載接口和輸出端口均距待測ZYNQ芯片4cm。
2.根據權利要求1所述的ZYNQ芯片電離總劑量輻照實驗系統，其特征在于：所述ZYNQ芯片集成了雙核ARM處理器和FPGA；
3.根據權利要求1所述的ZYNQ芯片電離總劑量輻照實驗系統，其特征在于：所述抗輻照板為鉛板且厚度為5cm。
4.一種涉及權利要求1所述的ZYNQ芯片電離總劑量輻照實驗系統的試驗方法，其特征在于，按下列步驟進行：
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【技術特征摘要】
1.一種zynq芯片電離總劑量輻照實驗系統，其特征在于，該系統是由測試室和輻照室兩部分組成，在測試室中設有控制計算機、示波器和穩壓電源；輻照室中設有zynq電離總劑量輻照試驗板和輻照源；測試室中的控制計算機、示波器和穩壓電源分別與輻照室中的zynq電離總劑量輻照試驗板連接，zynq電離總劑量輻照試驗板被輻照源照射，在zynq電離總劑量輻照試驗板中是由屏蔽區域和輻照區域組成，屏蔽區域中設有電源模塊、聯合測試工作組下載接口、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊和輸出端口；輻照區域中設有待測zynq芯片，屏蔽區域中的電源模塊、通信模塊、存儲模塊、時鐘模塊、聯合測試工作組下載接口和輸出端口均距待測zynq芯片4cm。
2.根據權利要求1所述的zynq芯片電離總劑量輻照實驗系統，其特征在于：所述zynq芯片集成了雙核arm處理器和fpga；
3.根據權利要求1所述的zynq芯片電離總劑量輻照實驗系統，其特征在于：所述抗輻照板為鉛板且厚度為5cm。
4.一種涉及權利要求1所述的zynq芯片電離總劑量輻照實驗系統的試驗方法，其特征在于，按下列步驟進行：
5.根據權利要求4所述zynq芯片電離總劑量輻照實...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李豫東，黃開，馮婕，施煒雷，文林，郭旗，
申請(專利權)人：中國科學院新疆理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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