基于CPLD的電源板性能檢測系統(tǒng)優(yōu)化論述

陶俊 吳杰 孫陽

摘要：現(xiàn)代化社會背景下，為切實滿足電源板性能的檢測工作，提高電源板工作性能，確保電源板可靠性，需要與時俱進，不斷優(yōu)化電源板性能檢測系統(tǒng)?；诖?，本文提出了一種基于CPLD的電源板性能檢測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方案，以電源板性能測試系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的重要性為切入點，簡單介紹了CPLD控制器的優(yōu)點及應(yīng)用優(yōu)勢，并對系統(tǒng)軟硬件設(shè)計進行了分析。

關(guān)鍵詞：CPLD;電源板;性能檢測;系統(tǒng)優(yōu)化

一、電源板性能檢測系統(tǒng)優(yōu)化的重要性

電源板屬于產(chǎn)品生產(chǎn)中的短板部件，生產(chǎn)任務(wù)重的情況下，電源板上的關(guān)鍵器件又是外購件，暫時不可替換。據(jù)相關(guān)測試顯示，7%左右的整機出現(xiàn)過無法預(yù)料的不能正常啟動情況，經(jīng)過專業(yè)技術(shù)人員分析鑒定，是電源板上安裝的DC/DC電源模塊出現(xiàn)性能問題，理論上可通過示波器以及可編程電源人為觀察篩選出質(zhì)量不合格產(chǎn)品，將供電電源進行開啟15秒，關(guān)閉6秒的操作方式，重復(fù)這一步驟500次，觀察記錄電源板是否有跌落的方法，從而將不合格產(chǎn)品篩選出來，但是示波器和可編程電源價格昂貴，無法實現(xiàn)大批量購買，而且人為觀察需要生產(chǎn)人員高度集中注意力，容易出現(xiàn)視覺疲勞而造成結(jié)果誤差，所以為滿足生產(chǎn)需求，需優(yōu)化電源板性能檢測系統(tǒng)，保證生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

二、CPLD控制器

CPLD是一種新型集成電路，在數(shù)字化生產(chǎn)研發(fā)中具有明顯優(yōu)勢，CPLD的應(yīng)用可以解決很多生產(chǎn)設(shè)計中的問題。

（一）集成度較高

CPLD的單片內(nèi)部包含數(shù)十萬個晶體管，并且隨著我國社會發(fā)展及制造工藝的進步，晶體管數(shù)量仍會持續(xù)不斷提高，CPLD的高集成度可以在單片內(nèi)部實現(xiàn)較為復(fù)雜的功能，從而為生產(chǎn)性能奠定良好基礎(chǔ)。

（二）速度較快

CPLD速度非常快，CPLD的應(yīng)用可以完全忽略生產(chǎn)中的延時問題，有效提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量。

（三）邏輯組合功能較強

在設(shè)計電源板性能檢測系統(tǒng)時，需要很多邏輯電路來實現(xiàn)片選、隔離、增加驅(qū)動等功能，而CPLD內(nèi)部包含很多門電路、觸發(fā)器以及連線資源等，完全符合電源板性能測試系統(tǒng)設(shè)計需求，為電源板性能測試系統(tǒng)優(yōu)化提供基礎(chǔ)條件。

（四）豐富的I/O資源

電源板性能測試系統(tǒng)設(shè)計中，需要大量的I/O口，比如開關(guān)量輸入、保護與信號輸出、信號復(fù)歸、液晶接口、工作狀態(tài)指示以及AD轉(zhuǎn)換等回路的控制，CPLD擁有豐富的I/O資源，一般只需要選取單個中等規(guī)模的器件，便可滿足電源板性能測試系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計需求。

（五）方便修改完善

電源板性能檢測系統(tǒng)設(shè)計中，經(jīng)常會因各種問題需要修改設(shè)計，而CPLD可重復(fù)編程的特點使整個設(shè)計只要在外部連線定義確定的情況下，便可以邊調(diào)試邊修改完善不需要重新制作電路板，有效提高了工作效率。

（六）較強保密性

常規(guī)芯片在保護硬件的時候具有較強透明性，不利于技術(shù)保密，而CPLD可以提供很好保密手段，讓設(shè)計者可以通過芯片內(nèi)部實現(xiàn)功能需要而不外現(xiàn)，并且很多CPLD自身帶有加密位置可以有效防止內(nèi)部邏輯設(shè)計泄露。

基于CPLD的電源板性能檢測系統(tǒng)設(shè)計，不僅可以節(jié)約大量設(shè)計研發(fā)時間，縮短研制周期，還可以有效節(jié)約研發(fā)成本，并提高測試系統(tǒng)可靠性。CPLD是由邏輯陣列塊多接口布線池、全局信號樹、用戶儲存塊、多電壓內(nèi)核以及IO接口組成，其中主要由邏輯陣列塊完成邏輯功能。

三、優(yōu)化系統(tǒng)測試需求分析

（一）供電分析

1、電源板為主板提供5V直流DC/DC電源。

2、電源板為顯示屏提供12V直流DC/DC電源。

（二）可行性分析

據(jù)上文所說，影響整機啟動可靠性的主要原因是供電DC/DC電源模塊性能瓶頸造成的，為優(yōu)化電源模塊性能，可通過電源板性能檢測系統(tǒng)測試，查找故障模塊，并及時解決問題，為后續(xù)生產(chǎn)任務(wù)提供保障，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

四、優(yōu)化總體設(shè)計

在進行電源板啟動測試過程中，可以控制顯示屏電源的供電，同時輔以示波器配合觀察輸出電壓的變化情況，如果出現(xiàn)整機無法啟動的現(xiàn)象，通過觀察顯示屏電源電壓的變化趨勢，分析差距，從而找到解決方法。

（一）硬件優(yōu)化設(shè)計

電源板性能檢測系統(tǒng)硬件主要由MOS控制器CPLD，控制器，按鍵顯示報警器，采樣以及示波器構(gòu)成，如下圖所示：

（二）軟件優(yōu)化設(shè)計

電源板性能檢測系統(tǒng)，的軟件為verilog，語言編程，檢測系統(tǒng)整體主要由change16-10、key_funcmod、dxdc、smg_basemod，四部分組成，具體結(jié)構(gòu)圖如下所示：

軟件優(yōu)化設(shè)計過程中，應(yīng)全面考慮電源板檢測系統(tǒng)的完整性要求、自動化程度要求以及測試掃描速度要求。

結(jié)束語：

綜上所述，電源板性能檢測系統(tǒng)，主要采用模塊化設(shè)計，測試到整機異常工作狀態(tài)的關(guān)鍵原因是電源板上的電源模塊DC/DC性能不穩(wěn)定。針對此，文中從硬件設(shè)計及軟件設(shè)計兩方面提出電源板性能檢測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方案，其中硬件部分主要用于控制輸入電源及輸出電壓;軟件部分主要采用verilog語言編程，具有對電源板輸入電源、輸出電壓、報警暫停及是否通過測試的指示功能。

參考文獻

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