STE相比于之前的AMTE/MTE主要特点有哪些

1.      引言

1.1.  目的

随着本公司的发展，芯片无论是在功能上还是封装上都越来越多，为了改善以前的做法，摆脱每种芯片都需要做一个相应的测试和验证平台，现提出统一万高公司所有测试和验证平台，最终达到整个公司的所有测试和验证都能在该平台上实现，软件也统一起来，方便维护。
STE（super AMTE）就是这个平台。集成vango chip全部测试方法和验证方法。
相比于之前的AMTE/MTE主要特点有：
1、 硬件统一，只有一个系统底板，大大方便硬件管理；硬件模块化，方便硬件模块问题的查找，并且方便STE和生产测试平台的开发，其他平台都是此平台的子集；
2、 软件的统一和模块化，验证和测试软件统一，只需要维护STE一套软件程序；软件结构使用Linux，代码风格统一，方便管理；
3、 可用于芯片分析性验证和测试；
4、 有需要的功能程序都可以放到PC或者触摸屏上，实现自定义验证和测试，自定义数据分析等功能；
5、是一个硬件资源丰富的IC验证开发板，方便新产品的前期开发；
6、 节约以后开发测试和验证平台的成本等。
1.2.  参考资料

1.3.  使用范围

此文档适合所有与STE、测试、验证相关的人员阅读。
1.4.  术语介绍

STE：Super Automatic &Manual Test Equipment。
Target：被测芯片、目标芯片。
ARM11：该平台上使用S3C6410芯片
STM32：特指STM32F103ZET6
2.      测试方法简介

此节介绍vango 验证和出货生产芯片的测试项、测试原理和基本方法。
2.1.  数字测试

测试项	测试项名	测试目标与基本原理	基本方法
Design For Testability	DFT	测试Target的数字功能是否完整；	Target的DFT管脚与ARM11相连， 使用ARM11进行扫描测试
存储单元	RAM	同一单元的读写比较判断	1 同一单元写入0和写入1; 2、不同单元间的互相串扰； 3、地址译码逻辑可能的错误； 1. 将所有字节写入0xAA； 2. 依次读出，应当都为0xAA； 3. 将所有字节写入0x55； 4. 依次读出，应当都为0x55； 5. 按照顺序依次循环写入0x00～0xFF； 6. 依次读出，应当为0x00~0xFF； 7. 按照顺序依次循环写入0xFF~0x00 8. 依次读出，应当为0xFF~0x00。
计量RAM	RAM	同上	同上
寄存器	REG	同上	同上
FLASH	FLASH	写入读出对比	ISP下载，用CRC检验
MCU指令集		测试SOC的CPU是否完好	Target运行一段程序，判断是否正常
通信测试	IIC,UART,SPI, ESAM	测试通信功能是否正常	STM32和Target通信或Target与其外围器件通信(如IIC)
GPIO	IO	Target的GPIO与STM32的GPIO直接相连进行测试	Target的每一个GPIO都需要进行测试。测试包括：每个GPIO能正常输出数据、读取数据、禁止或使能输入输出和不同GPIO的相互干扰等
看门狗	WDT	看门狗复位测试	测试过程中停止喂狗操作，看门狗是否复位，并判断相应标志位。
实时时钟	RTC	测试RTC的所有功能与数据手册描述是否一致	设置时间为一年的最后一秒，等待一段时间，判断年月日走时是否正常，能否RTC休眠唤醒，RTC中断，RTC误差校准等
中断	IRQ		主要验证和测试中断能否响应，中断标志能否正常置起
晶振快速起振	OSC	晶振的振动是物理振动，压电转换后为电信号	STE硬件输出32.768Hz频率的方波，与Target的晶振输入脚相连进行测试。

2.2.  模拟测试

测试项	测试项名	测试目标与基本原理	基本方法
LDO	LDO33 DVCC	模拟量的测试通过ADC实现	ADC测这些脚的输出电压
基准电压	Ref	同上	同上
正常功耗	Power	P=U2/R,U通过ADC获得	测量串联在Target电源输入端电阻两端的电压，进行换算或不换算，判断是否在一定范围内
休眠功耗	Sleep_Power	同上	休眠功耗较小，串联电阻相对较大
LCD驱动器	LCD	LCD驱动为动态驱动 LCD的输出是电平信号，模拟量，要AD测每一个LCD输出	使用模拟开关动态选择SEGx和COMx脚进行相应测试

2.3.  计量测试

测试项	测试项名	测试目标与基本原理	基本方法
计量电流值	IA,IB	Target的计量功能	外部输入50Hz(60Hz)信号源，开启Target的计量功能，读计量相应寄存器的值，并判断是否在一定范围内
计量电压值	UM,UP	同上	同上
计量脉冲	CF,SP	同上	外部输入50Hz(60Hz)信号源，开启Target的计量功能，用STM32捕获计量脉冲输出频率
信噪比	SNR	测试Target的计量性能	关闭外部输入信号，即输入0电平，开启Target的计量功能，读计量相应寄存器的值，ARM11做FFT分析
计量M通道	M0/M1/M2/BAT	Target的计量功能	外部输入直流信号源，开启Target的计量功能，读计量相应寄存器的值，并判断是否在一定范围内

3.      系统设计

整个系统主要由ARM11模块、STM32模块、Target接口模块和Socket模块共四部分组成，其中Socket是插在Target上的，中间可能还有转接板，图中未画出。

图1 系统结构图
3.1.  ARM11部分

ARM11选用目前市面上主流的S3C6410作为主控制器。软件运行在Linux系统上，硬件资源如下：
1、1个复位按键，2个大按键，3个独立普通按键
2、1个后备电池
3、JTAG下载口
4、1个8位拨码开关，选择ARM11启动模式
5、1个UART，已使用232电平转换
6、1个EEPROM,使用芯片24C512
7、1个SD卡座
8、1个USB接口
9、1个蜂鸣器
10、1个WIFI模块接口
11、1个网口，使用芯片DM9000AE
12、3个LED指示灯
13、4.3’触摸屏接口
14、20个扩张IO口，包括2个UART,4个ADC，1个I2C,2个SPI
3.1.1.    ARM11与STM32

ARM11与STM32通信使用UART，可以编写一套协议完成命令和数据的传输。另外ARM11扩展了4个普通的GPIO与STM32连接，方便其他应用扩展。ARM11连接STM32的BOOTx和RSTN等，可以方便控制STM32的启动模式和复位。
3.1.2.    ARM11与Target

ARM11与Target之间的连接主要有3个模块，第一是将Target的Type0-Type8与ARM11的IO相连接，来读取Socket的版本信息；第二是将Target 的DFT相关IO与ARM11连接，以使用ARM11测试Target的数字功能是否完整；第三是将Target 的SNR相关IO与ARM11连接读取SNR码流。
3.1.3.    ARM11外围设计

ARM11作为主控运行Linux，对于Target主要完成DFT、SNR的测试和版本信息读取；对于STM32主要通过UART来收发命令控制STM32测试Target；对于PC机来说，主要是通过USB、SD卡或者WIFI模块等与PC进行信息交换，同时ARM11上挂载了1个触摸屏，可以直接使用触摸屏来进行人机交互。
3.1.3.1.     人机交互

1、1个4.3’触摸屏，ARM11可以将处理后的数据显示到屏幕上，方面用户观看，也可以使用触摸功能，将用户需要输入给ARM11的信息通过该触摸屏输入。
2、1个USB接口，该USB接口直接使用ARM11自带的USB功能，支持USB2.0协议，使用mini-USB插座，可与PC连接。可以方便的将ARM11测试的数据上传到PC上，同时也能将PC机的文件拷贝到ARM11上。
3、SD卡，ARM11验证测试的数据都可以以文件的方式写入SD卡中，测试完Target的所有项后，可以将SD卡拆下，插入PC机读出观察和分析。
4、独立按键，板载了2个大按键和3个普通独立按键，用户在一些时候可以使用，比如按下其中选定的按键开始整个芯片的测试。
5、WIFI模块，板载了一个WIFI接口，插上WIFI模块即可使用WIFI功能与PC机或者服务器通信，进行ARM11与他们的信息交换，这个还可以做成远程控制功能。
6、蜂蜜器，板载上有一个蜂鸣器，高电平有效，可以在测试有错误或者警告时鸣叫提示，防止在工作场合太吵，在电路上设计可以断开蜂鸣器，只让与其并联的LED指示状态。
7、一个100M网络接口，本板子上采用DM9000AE，带连接和传输指示灯。
8、一个UART，该UART使用ARM11的COM0，并且底板上使用232芯片转换过电平，直接插上串口接口线即可通信，PC机与ARM11信息交换也可以使用该UART。
9、板载上设计有3个LED灯，使用的都是红色灯，以方便与STM32或者Target部分的LED灯颜色区别，这些LED等可以使用来指示验证和测试状态，也可以来辅助调试系统底板。
3.1.3.2.     存储模块

现代的设备存储介质是必不可少的，系统ARM11部分使用到的存储介质包括：
1、ARM11最小系统板上配置1G Bytes NAND FLASH，型号为K9G8G08U0A，主要用于存放内核代码、应用程序、文件系统和数据资料。还配置256M Bytes Mobile DDR存储器，使用两片SamsungK4X51163PC芯片，DDR数据传输总线频率可达266MHz。
2、SDHC卡，用于存储测试和其他相关数据，DFT向量文件的下载，也是通过ARM11从SD卡读出再写到ARM11自身内存中。
3、EEPROM，用于存储少量不太需要变更的信息和数据，如校正数据等，使用24C512芯片。
3.1.3.3.     ARM11核心板

ARM11核心板是ARM11运行的最小系统，核心板直接使用模块，但是需要在该核心板扩展一些外设，扩展外设如下：
1、一个ARM11复位按键，核心板上也设计了复位芯片，因此底板上只需要一个轻触按键拉低即可实现复位功能。
2、后备电池，使用的是CR1220电池，在系统正常供电时候，ARM11、STM32和RTC芯片DS3231由3.3V系统电源供电，在系统掉电时候，这些模块有后备电池供电。
3、JTAG下载口，通过该接口给ARM11下载程序。
4、8位拨码开关，S3C6410处理器支持NAND FLASH、NOR FLASH和 SD卡等多种启动方式,通过
系统上电时配置引脚的不同状态来确定相应的启动方式。通过不同的拨码编码来选择ARM11的启动方式，如下图所示：

图2 ARM11配置拨码开关选择启动方式
3.2.  STM32和外围设计

STM32不跑系统，因为STM32资源丰富，因此Target除了DFT/SNR/Type外，其他的所有测试项都使用STM32配合测试完成，比如I2C、UART、ESAM、GPIO、LCD、RTC、INT、TIMER、计量、功耗和休眠唤醒等。硬件资源如下：
1、1个复位按键，2个独立普通按键
2、1个SW下载口
3、BOOT启动方式选择
4、1个8位拨码开关，选择STM32的工作方式
5、1个SD卡接口
6、1个RTC实时时钟芯片
7、3个LED指示灯，桔色
8、1个温度传感器TMP275
9、1个串行Flash芯片W25Q80BV
10、4个移位锁存器
11、正弦和直流信号产生电路
12、2路可调电源,1路可调备用电源
13、1个ADC芯片ADS8332
14、STM32全部IO引出
3.2.1.    人机交互

人机交互是用户与单片机的交流桥梁，STM32部分的人机交互包括如下：
1、2个独立按键，按键可以辅助系统底板关于STM32的调试，在实际测试和验证时也能用于辅助输入。
2、3个LED指示灯，用于指示STM32程序运行状态，也可以用于辅助调试。
3、一个8位拨码开关，可用于编码实现STM32的不同工作状态。
3.2.2.    存储介质

STM32拥有64kSRAM和512kFlash的存储容量，Target的大部分功能都是STM32测试的，程序本身和处理数据大，对于一些能够放在其他存储介质上的数据可以不存储STM32自身的存储介质，因此，在外围扩展了1块串口Flash和一个SD卡接口，方便讲验证和测试数据存放其中。
3.2.3.    信号发生

信号发生采用一块8输出的DAC芯片，后面加8路滤波电路实现，用于产生计量测试用的信号。
使用STM32的SPI接口控制DAC输出信号，再经由RC滤波得到需要的4路正弦信号和4路直流信号，这种方式产生的信号在频率和幅度都在一定范围内可调，最后输出到Target的信号会返送给STM32的ADC采集达到闭环调整和校正计算。
3.2.4.    可调电源

用于在测试验证过程中，观察某一量在Target电源电压连续变化而引起的变化。
使用STM32的SPI接口控制一个DAC芯片，产生二路数字可调的电源，电压0~6.5V，步进小于5mV，电流大于50mA；一路电源输出端用较小阻值电阻，用于测试正常功耗，另一路输出端接较大阻值电阻，用于测试休眠功耗。同时，输出到target的电源输入端，接到STM32的ADC，对电源做闭环调整和校正计算。
3.2.5.    后备电池

底板上的ARM11、STM32、RTC时钟芯片在系统掉电后都使用纽扣电池供电，以达到相应芯片功能的正常走时等，特别是对于DS3231芯片，对于Target的RTC达到校正和误差计算。
3.2.6.    温度传感器

底板上STM32部分集成了一个温度传感器TMP275，使用STM32的I2C总线控制，主要在测试Target的RTC校正，该温度传感器是一个精度为 0.5°C、两线制、串行输出温度传感器，读取温度的分辨率能够达到 0.0625°C。
3.2.7.    RTC时钟

底板上STM32部分集成了一个RTC时钟芯片DS3231，使用STM32的I2C总线控制，主要在测试Target的RTC校正。
3.2.8.    移位锁存器

STM32选择的是144脚的封装，可用的IO一共112个，系统外设接口众多，造成STM32如此多的IO仍然不够使用，考虑到有很多信号只需要输出，且不经常操作，这样的信号可用选择移位寄存器来控制，于是在底板上增加了4颗移位寄存器芯片MC74HC595AN，使用它来控制一些片选型号和LED等控制信号等。
3.2.9.    STM32最小系统

STM32最小系统外围是使用两颗晶振、一个复位按键和一个SW下载口组成。SW下载口只需要3根线，节省了IO口资源，复位电路使用RC搭建的，BOOT脚引出使用短路帽选择STM32的启动方式。值得注意的是复位信号和BOOT信号还可以使用ARM11控制，以达到更好的灵活性。
3.3.  Target接口部分

Target接口是Socket部分的插座，以排针的方式呈现。外围硬件资源如下：
1、1个EEPROM芯片，24C512
2、10个8通道模拟开关
3、数字模拟功耗测试电路
4、两路可调电源供给，一路备用可调电源
5、1个JTAG下载接口
6、Target全部IO引出
3.3.1.    EEPROM

底板上挂载了一颗EEPROM芯片，信号为24C512，主要是用于Target的I2C验证和测试。
3.3.2.    两路可调电源

通过STM32的SPI控制一颗DAC芯片，在经由一个运放输出两路可调电源，主要是给Target供电，这是Vango Chip的总电源接口。可调电源能够测试和验证芯片在不同工作电压下的功能与性能。
3.3.3.    模拟开关

Target的LCD部分通过模拟开关的选择，然后与STM32的ADC连接，然后测试LCD的正确与否。还通过模拟开关将Target的UART、第三功能选择给STM32的UART和定时计数器等。该底板中选择的模拟开关芯片ADG1408和ADG1409，他们的导通电阻很小，对于信号上升时间和下降时间影响不大。
3.4.  Socket部分

Socket部分是安放芯片（Target）的模块，不只是有socket，板上会有芯片正常工作的晶振、电源去偶电容等。
一般情况下，一种封装的芯片，只要一个Socket部分就可以了，只需要按照底板上相应功能，将芯片的对应功能制作出一块Socket即可。
3.5.  系统电源部分

系统主电源统一9V直流输入，方便使用管理，后面再稳压输出7V、5V、3.3V，分别供给其他部分，其中WIFI模块使用单独的3.3V电源。

4.      系统硬件设计

4.1.  硬件总体框架

任何一个系统都需要一个稳定可靠的硬件平台支持，STE的硬件平台主要由ARM11+STM32+Target+Socket组成，由于原理图较大，在此不贴完整原理图，请到SVN下载后使用Altium Designer 09打开，SVN路径如下：

4.2.  硬件模块化

4.2.1.    系统电源

电源是一个系统的能量供给，电源的稳定性和纯净性对后级电路有着极大的影响，STE的电源使用DC-9V输入，经过开关电源转换为7V，然后经过一个LDO芯片转换为5V，在之后经过两个LDO芯片转换出两个3.3V，一个给整体系统3.3V供电，另一个专门为WIFI模块供电。
4.2.1.1.     9V电源


图3 9V电源电路
   上图为9V电源电路，P_P1为9V充电器接口，需要外界一个9V电源，要求改9V电源允许的电流大于1A。P_K1为自锁开关，控制整个系统的电源开关。P_D1为一个肖特基二极管SS12，防反插的。电容P_C1和P_C2是滤波电容。P_L1是自恢复保险丝，限流1A。P_R1和P_LED1组成电源指示电路，P_LED1亮表示上电，熄灭代表断电。最后在自恢复保险丝的右得到接近9V的电源。
4.2.1.2.     7V电源

7V电源是将刚刚得到的9V电源作为输入，该电路原理图如下：

图4 7V电源电路
该电路选择一块DCDC芯片MP2359，这是一个标准的开关电源电路，输出电压为Vout=0.8(1+(P_R4/P_R3)，可以通过调整P_R3与P_R4来调整输出电压。
4.2.1.3.     5V电源


图5 5V电源电路
该电路是使用一款LDO稳压芯片LM2940-5.0V来实现的，这是一颗低压差的稳压芯片，将刚刚得到的7V电压转换成5V电压。
4.2.1.4.     3.3V电源


图6 3.3V电源电路
该电路是将5V电压转换成两个3.3V电压，上面电路是给整个系统板的3.3V提供电压，比如STM32芯片、ARM11核心板等，下面一个3.3V是专门给WIFI模块供电的。
4.2.2.    ARM11主控

4.2.2.1.     ARM11核芯板插座


图7 ARM11核心板插座电路
上图是ARM11核心板插座电路，实质上就是4个双排底座，将买来的ARM11核心板插上即可，值得注意的是，为了提高系统的稳定性将5V和3.3V电源输入都使用了LC滤波处理。
4.2.2.2.     ARM11复位电路


图8 ARM11复位电路
ARM11的复位电路在STE的底板上只需要一个轻触按键接到地，ARM11的核心板上有一个MAX811复位电路控制芯片，这样的复位电路更少发生误触发。
4.2.2.3.     后备电池


图9 后备电池
STE系统中多处需要后备电源，比如DS3231芯片、STM32芯片和S3C6410，在系统电源断开时，可以使用该后备电池供给，当系统电源正常供电时，上述部分就由系统3.3V电源提供。在上述电路中M_J1是一个短接点，用于确定后备电池是否工作，M_BAT1是一个CR1220的一个纽扣电池，M_D1和M_D2用于选择选择CR1220还是系统3.3V为后备部分供电，M_R9和M_C3组成RC低通滤波，是后备电池供电更纯净。
4.2.2.4.     JTAG下载接口


图10 JTAG下载接口
图是ARM11的JTAG下载接口，使用20Pin简易牛角座。S3C6410处理器设计JTAG接口用来访问ARM11内核或片内设备，可通过M_JTAG_SBGSEL信号进行配置选择，M_JTAG_SBGSEL信号为高电平时，JTAG接口连接处理器外设，M_JTAG_SBGSEL信号为低电平时，JTAG连接访问ARM11内核进行代码调试，这个信号可用使用M_J3跳线选择。
4.2.2.5.     ARM11模式选择


图11 JTAG下载接口
S3C6410处理器支持NAND FLASH、NOR FLASH和 SD卡等多种启动方式,通过系统上电时配置引脚的不同状态来确定相应的启动方式。STE底板上通过配置拨码开关M_SW1选择启动方式，如下图所示:

图12 ARM11启动方式选择
M_MODE_OM0信号为S3C6410芯片时钟源选择信号，当M_MODE_OM0信号为低电平时选择XTlpll；当M_MODE_OM0信号为高电平时选择EXTCLK。STE底板使用XTlpll，所以M_MODE_OM0直接下拉接地。
M_MODE_SELNAND信号用来选择系统FLASH存储器类型，当选择NAND FLASH时必须为高电平,选择ONENAND存储器时为低电平,STE底板使用NAND FLASH存储器，所以这里直接上接为高。
M_MODE_EINT13- M_MODE_EINT15为IROM启动方式设备选择引脚，当使用IROM启动方式时，S3C6410处理器首先运行片内ROM固化程序，读取M_MODE_EINT15、M_MODE_EINT14、M_MODE_EINT13三个端口引脚状态，再根据本配置的不同状态，从而选择不同的设备启动。
M_MODE_OM1- M_MODE_OM4信号为S3C6410处理器启动方式配置引脚。
4.2.2.6.     ARM11引出IO

ARM11核心板引出了320个GPIO，除了与Target、STM32和自身外围器件连接暂用外，还有很多空余的GPIO口，为了ARM11更灵活的使用，在STE底板上引出了20个可用GPIO，并将系统电源5V、3.3V和GND引出，引出的20个Pin包括2个UART、4个ADC、1个I2C、1个DAC、1个PWM和2个SPI接口，这些接口可用扩展它用，在原理图中能够看到将引出的2组SPI信号全部上拉，是信号更加稳定。以上引出的信号是以排针接口实现，这样更加方便与STM32和Target的接口相连接，实现一些想要的功能，比如可以将ARM11的UART与Target相连接，实现ARM与Target的直接通信。

图13 ARM11引出IO
4.2.2.7.     ARM11与PC通信UART


图14 ARM11引出IO
STE底板上专门设计了一个UART与PC机通信，ARM11的COM0通过MAX202E芯片电平转换，设计一个DB9母头接口，在使用时候只需要一根DB9公头线即可将ARM11与PC完美连接，定一套协议即可实现完美通信。
4.2.2.8.     EEPROM


图15 EEPROM
ARM11外围扩展了一颗EEPROM芯片，型号为24C512，可以将一些数据存与该EEPROM中。上图中M_C33是电源耦合，也能达到稳压滤波作用，M_84和M_85来那个电阻是充分考虑电磁干扰设计的，M_R82和M_R83是两个上拉电阻，这两个电阻必须加，因为EEPROM的SDA和SCL是开漏输出的。
4.2.2.9.     USB接口


图16 USB接口
该电路是ARM11的USB电路，实现ARM11与PC机之间的USB通信，以达到信息交换的目的。该USB接口采用扁口USB-MINI，USB通信速度很快，造成高频干扰大，电路中采取了一系列措施，比如5V的LC滤波处理，数据线M_USB_DN和M_USB_DP的抗干扰电阻M_R39和M_R40，这两个信号线都采用了下拉，M_R43和M_R46两个电阻实现，同时还可以通过PMOS管2SJ355选择USB工作与否，当M_USB_ctr低电平是，USB正常工作，反之，USB停止工作。
4.2.2.10. SD接口


图17 SD接口
该SD接口，插上SD卡后组成SD卡电路，主要是将验证和测试的数据存放其中，也可以将DFT文件线拷贝进SD卡，再使用ARM11读入其内存中，进行DFT测试。电路中使用四线SD卡接口，支持SD Memory规格2.0协议和SDIO规格1.0协议。作为SD Memory可以支持8G SD存储卡。上图中M_R60和M_C30组成M_SD_CD信号的低通滤波器，该电路的M_SD_D0、M_SD_D1、M_SD_D2、M_SD_D3、M_SD_CK和M_SD_CMD信号都上拉了，SD电路的电源可以使用M_SD_ctr信号控制，当M_SD_ctr信号为低电平时，M_Q3导通，系统的3.3V电源给SD卡电路供电，SD卡可以正常工作，当M_SD_ctr信号不为低电平时，M_Q3截止，SD卡电路不工作。
4.2.2.11. 蜂鸣器电路


图18 蜂鸣器电路
上图是ARM11的蜂鸣器电路，主要使用在进行Target验证或测试，出现错误或警告时鸣叫。在电路设计是充分考虑人性化，M_J6是一个短路帽，当短接时蜂鸣器正常工作，在工作场所觉得太吵，就可断开M_J6，蜂鸣器停止工作，此时只有M_R42和M_D3组成的指示灯电路工作。上图中当M_BUZZER信号为高电平时，M_Q1导通，此时M_D3指示灯亮，如果M_J6短接上，蜂鸣器也会鸣响，反之则指示灯不亮，蜂鸣器也不鸣响。
4.2.2.12. WIFI/SD


图19 WIFI/SD模块接口电路
该电路是为了使STE平台能够将验证和测试数据以无线方式传到PC机或服务器等网络上而设计的，在STE底板上只设计了一个WIFI/SD模块的插座接口，可连接WIFI模块，该接口与SDCARD1卡座使用同一路信号，可以通过连接飞凌公司的WIFI模块，来实现WIFI上网等功能，除此之外，用户也可以使用该接口扩展SD卡座，实现双SD卡的功能。在底板上WIFI的所有信号线都采取了上拉处理，电源采用了LC滤波处理，使得信号更加稳定可靠。
4.2.2.13. 以太网模块


图20 以太网模块电路
上图电路是RJ45插座设计原理图(左)和DM9000AE设计原理图(右)。在设计时STE底板上集成一个100M以太网接口，通过DM9000AE芯片来扩展。在WINCE开发过程中，以太网接口可以用来连接PC机下载WINCE镜像；在Linux的系统开发时，可以用来挂载NFS网络文件系统。使用时，需通过交叉网线直接连接PC机，也可以使用直连网线连接交换机或路由器。DM9000AE中断信号使用S3C6410处理器中断EINT7信号。网口插座采用RJ45插座，内置变压器。
4.2.2.14. 按键与LED


图21 按键与LED电路
STE的ARM11模块设计了2个大按键、3个普通轻触按键和3个LED指示灯，2个大按键用于整个STE系统的启动和停止验证测试，3个普通轻触按键和3个LED指示灯是用于调试的。这5个按键信号都是低电平有效，按键上的对应电容目的是硬件上去除干扰，电阻是上拉作用。3个LED灯M_D4是一个红色直插大LED灯，用于STE验证和测试时出现错误或警告时指示用，另外两个LED是贴片封装，用于调试。
4.2.2.15. 4.3’触摸屏接口


图22 4.3’触摸屏接口电路
该部分是4.3’触摸屏接口电路，使用40Pin 0.5mm间距的接口，触摸屏使用飞凌4.3’尺寸的，直接使用软排线连接上即可。可以使用触摸屏来显示验证或测试信息，也可以触摸传入到ARM11中进行交互处理。
4.2.3.    STM32从控制器

4.2.3.1.     STM32最小系统


图23 STM32最小系统
图是STM32的最小系统，包括电路有1颗STM32F103ZET6芯片，1个SW下载接口，BOOT0和BOOT1启动方式选择接口，复位电路和晶振电路，其中还有一个后备电池电路见ARM11部分。STM32是一颗资源丰富的芯片，具有 64KB SRAM、 512KBFLASH、 2 个基本定时器、 4 个通用定时器、 2 个高级定时器、 3 个 SPI、 2 个 IIC、 5 个串口、 1个 USB、 1 个 CAN、 3 个 12 位 ADC、 1 个 12 位 DAC、 1 个 SDIO 接口、 1 个 FSMC 接口以及112 个通用 IO 口。在STE平台上Target除了DFT、SNR、Type外，其他的所有功能都有该芯片完成，可见其功能强大。
4.2.3.2.     STM32工作模式选择


图24 STM32工作模式选择
该电路是STM32的工作模式选择，使用8位拨码开关完成，这8个信号都使用了上拉电阻，在拨码开关导通时，对应信号为低电平，拨码开关断开时，则由上拉电阻将对应信号上拉到高电平。注意该拨码开关信号在STM32上与Target的SEG17-SEG24共用IO。
4.2.3.3.     SD卡接口


图25 SD卡接口
该SD卡接口与ARM11中的SD卡接口相似，请参考ARM11中SD卡接口部分。在此需要说明的是该SD信号没有加上拉电阻，还有V_SD_Ctrl信号为低电平时候，SD电路正常工作，反之，SD电路停止工作。值得注意的是该SD卡会占用STM32的两个UART，如果使用SD卡时，就不能使用这两个被占用的UART。
4.2.3.4.     引出IO口


图25 引出IO
STE平台上将STM32的全部IO引出，以增加STE的灵活性。引出方式是在STM32芯片的外围使用4个双排排针引出。
4.2.3.5.     RTC实时时钟电路


图27 RTC实时时钟电路
为了测试Target的RTC功能和性能，特在STM32外围设计了一颗RTC时钟芯片，以达到对Target的RTC精度、走时等功能与性能的测量和校正。STE底板上选择的RTC实时时钟芯片型号是DS3231，与STM32外围扩展的TMP275芯片和Target外围扩展的EEPROM共用I2C。原理图中说明几点，V_DS3231_ctr1信号控制DS3231的秒中断信号是否连接到STM32的级联捕获上，当V_DS3231_ctr1信号为高电平时，DS3231芯片的秒中断连接到STM32级联捕获上，反之，V_Q1截止。V_DS3231_ctr2信号控制DS3231的32768Hz信号是否连接到STM32的级联捕获上，当V_DS3231_ctr2信号为高电平时，DS3231芯片的32768Hz信号连接到STM32级联捕获上，反之，V_Q3截止。
4.2.3.6.     LED


图28 LED电路
STM32外围设计了3个LED灯，低电平有效。值得注意的是STM32的GPIO资源不够，就将这3个LED灯的控制信号连接在移位锁存器上。
4.2.3.7.     独立按键


图29 独立按键
该独立按键电路是STM32的外围器件，主要用于STM32的调试，其原理与ARM11的按键一样，可以参考ARM11的按键原理。
4.2.3.8.     温度芯片


图30 温度芯片
STE上设计了一块温度传感器电路，选择的芯片型号为TMP275，I2C接口使用V_R58和V_R63两个电阻上拉，芯片电源使用V_C33和V_C34滤波。
4.2.3.9.     串行Flash


图31 串行Flash
STM32的存储容量不够，可以将一些测试和验证信息存到Flash中。该Flash芯片选择的是W25Q80BV，使用STM32的SPI接口控制，片选信号使用移位寄存器控制，有上拉电阻。
4.2.3.10. 移位寄存器


图32 移位寄存器
由于STM32的GPIO不够，在STM32的外围增加了4个8位移位寄存器。STM32使用V_74TCLK、V_74HCLK、V_74OE和V_74SDI信号来控制移位寄存器，主要是一些芯片的片选信号、一些电路的控制信号、一些芯片IO的状态控制信号和LED灯控制信号灯，这些信号只需要一个输出状态即可。
4.2.3.11. 正弦与直流信号产生


图33 正弦与直流信号产生
Target的M0/M1/M2/UM/UP/IAP/IBP/BAT等需要一个信号输入，完成计量模块的测试与验证，这些信号是使用STM32的SPI控制一颗8位输出的DAC芯片，最后由8个RC低通滤波器产生。DAC芯片选择的型号是AD5308，这是一颗8位DAC，与其兼容的还有AD5318和AD5328，对应于10位和12位DAC，如果以后对精度有要求的时候可以购买AD5318和AD5328来替代AD5308，该DAC的参考电压选择的是Target的REF输出电压，按照Vango公司数据手册上写到REF输出一个1.2V的电压，故此该芯片的参考电压是1.2V。
4.2.4.    Target

Target是Socket的底座，设计在STE底板上的，以4个双排排针引出实现。
4.2.4.1.     Target接口底座


图34 Target接口底座
Target接口底座以Socket的底座，用于与Vango公司的芯片连接的接口，以4个双排排针的形式实现。
4.2.4.2.     JTAG下载接口


图35 JTAG下载接口
该接口是Target下载程序和调试的接口，与其连接的是Vango公司提供的SD502下载器。原理图中对JTAG信号都使用了上拉电阻，并且为了方便验证GPIO功能对上拉电阻设计了短路帽。
4.2.4.3.     引出IO


图36 引出IO
Target的全部GPIO都通过4个双排排针引出，与STM32引出的全部IO和ARM11引出的20个IO适当配合，大大增加了STE底板的灵活性。
4.2.4.4.     EEPROM


图37 EEPROM
使Target的I2C比较容易验证和测试，在STE底板上的Target部分设计了一颗EEPROM，选择的型号是24C512，该芯片拥有512K字节的容量，可以用于存储Target的一些初始化常量。
4.2.4.5.     两路可调电源


图38 两路可调电源
该部分电路是为Target提供电源的电路，同时兼顾了功耗测试的重任。STM32通过SPI接口控制一颗DAC芯片，在经过后面的放大器芯片，最后通过MOS管的导通情况来选择使用那一路电源，当正常验证和测试时候，将信号vPower_ctr1设置为高电平，vPower_ctr2设置为低电平，使用最上面的那一路电源给Target供电，使用ADC采集vPower_test1和vPower_test3的电压才换算出功耗。当验证和测试低功耗时，将信号vPower_ctr1设置为低电平，vPower_ctr2设置为高电平，使用中间的那一路电源给Target供电，使用ADC采集vPower_test2和vPower_test3的电压才换算出功耗。最下面的哪一路电源是留给以后备用的。
4.2.4.6.     LDO33电压转换


图39 LDO33电压转换电路
由于ADC采集的电压不要超过3.3V，需要将LDO33电压减半后再经过ADC采集得到LDO33的输出电压。在需要测试LDO33时候，将信号T_LDO33_ctr2置为高电平，MOS导通，ADC采集到1.65V左右的电压，不测试LDO33时候将信号T_LDO33_ctr2置为低电平，使得MOS截止。
4.2.4.7.     ADC


图40 ADC
该ADC电路选择的芯片是ADS8332，这是一颗16bit的芯片，故精度是很高的，这可芯片主要负责Target的功耗测试、REF、LDO33、DVCC和BAT等的测试。
4.2.4.8.     数字与模拟功耗测试


图41 数字与磨难功耗测试电路
Target的数字和模拟功耗测试时通过上面设计的电路来测试的，在测量LDO33功耗时需要将T_LDO33_ctr1置为高电平且T_LDO33_ctr2置为低电平，使得T_Q2截止，然后使用万用表测量T_R45两端的电压换算出功耗。当测量DVCC的功耗时，将T_DVCC_ctr1置为高电平且T_DVCC_ctr2置为低电平，使用万用表测量T_R44两端的电压。
4.2.4.9.     模拟开关


图42 模拟开关
模拟开关主要是测量Target的模拟量和第三功能，模拟量包括SEG和COM信号，第三功能包括UART/PLL/OSC等，LCD的模拟开关使能信号共用T_SEL_EN信号，其他的每个模拟开关使能信号独立，开关选通信号所有模拟开关共用T_SELA/ T_SELB/ T_SELC。
4.2.5.    Socket


图43 Socket
Socket是Vango公司提供的芯片画出来的最小系统板，包括必要的晶振和计量信号的出来，还有就电源滤波等，以后每一种芯片对应一个Socket即可，STE底板可以共用。

5.      系统软件设计

5.1.  系统软件总框图

此章介绍STE软件系统的设计。系统软件结构图如下。

图2系统软件框图
5.2.  软件模块化设计

由于系统的复杂性，将软件整体分为驱动层、数据层、应用层和系统层，以方便维护和管理。
5.2.1.    驱动层软件设计


5.2.2.    数据层软件设计


5.2.3.    应用层软件设计


5.2.4.    系统层软件设计