陶俊 吳杰 孫陽(yáng)

摘要：現(xiàn)代化社會(huì)背景下，為切實(shí)滿足電源板性能的檢測(cè)工作，提高電源板工作性能，確保電源板可靠性，需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷優(yōu)化電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)?；诖?，本文提出了一種基于CPLD的電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以電源板性能測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)單介紹了CPLD控制器的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并對(duì)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

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

一、電源板性能檢測(cè)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(gòu)件，暫時(shí)不可替換。據(jù)相關(guān)測(cè)試顯示，7%左右的整機(jī)出現(xiàn)過(guò)無(wú)法預(yù)料的不能正常啟動(dòng)情況，經(jīng)過(guò)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(wèn)題，理論上可通過(guò)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(jìn)行開(kāi)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(lái)，但是示波器和可編程電源價(jià)格昂貴，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大批量購(gòu)買(mǎi)，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(jué)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(cè)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(shì)，CPLD的應(yīng)用可以解決很多生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。

（一）集成度較高

CPLD的單片內(nèi)部包含數(shù)十萬(wàn)個(gè)晶體管，并且隨著我國(guó)社會(huì)發(fā)展及制造工藝的進(jìn)步，晶體管數(shù)量仍會(huì)持續(xù)不斷提高，CPLD的高集成度可以在單片內(nèi)部實(shí)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(shí)問(wèn)題，有效提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量。

（三）邏輯組合功能較強(qiáng)

在設(shè)計(jì)電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，需要很多邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)片選、隔離、增加驅(qū)動(dòng)等功能，而CPLD內(nèi)部包含很多門(mén)電路、觸發(fā)器以及連線資源等，完全符合電源板性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，為電源板性能測(cè)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(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要大量的I/O口，比如開(kāi)關(guān)量輸入、保護(hù)與信號(hào)輸出、信號(hào)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(gè)中等規(guī)模的器件，便可滿足電源板性能測(cè)試系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)需求。

（五）方便修改完善

電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)因各種問(wèn)題需要修改設(shè)計(jì)，而CPLD可重復(fù)編程的特點(diǎn)使整個(gè)設(shè)計(jì)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(qiáng)保密性

常規(guī)芯片在保護(hù)硬件的時(shí)候具有較強(qiáng)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(jì)者可以通過(guò)芯片內(nèi)部實(shí)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(jì)泄露。

基于CPLD的電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅可以節(jié)約大量設(shè)計(jì)研發(fā)時(shí)間，縮短研制周期，還可以有效節(jié)約研發(fā)成本，并提高測(cè)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(hào)樹(shù)、用戶儲(chǔ)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(cè)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(shuō)，影響整機(jī)啟動(dòng)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(guò)電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)試，查找故障模塊，并及時(shí)解決問(wèn)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(jì)

在進(jìn)行電源板啟動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，可以控制顯示屏電源的供電，同時(shí)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(jī)無(wú)法啟動(dòng)的現(xiàn)象，通過(guò)觀察顯示屏電源電壓的變化趨勢(shì)，分析差距，從而找到解決方法。

（一）硬件優(yōu)化設(shè)計(jì)

電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)硬件主要由MOS控制器CPLD，控制器，按鍵顯示報(bào)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(jì)

電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)，的軟件為verilog，語(yǔ)言編程，檢測(cè)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(jì)過(guò)程中，應(yīng)全面考慮電源板檢測(cè)系統(tǒng)的完整性要求、自動(dòng)化程度要求以及測(cè)試掃描速度要求。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)，主要采用模塊化設(shè)計(jì)，測(cè)試到整機(jī)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(duì)此，文中從硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)兩方面提出電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(yǔ)言編程，具有對(duì)電源板輸入電源、輸出電壓、報(bào)警暫停及是否通過(guò)測(cè)試的指示功能。

參考文獻(xiàn)

[1]胥猛. 基于CPLD的電源板性能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電子設(shè)計(jì)工程， 2019， 27（07）：124-127.

[2]臀猛， 宋昌隆， 蒲韜，等. 基于CPLD的雙電源控制器設(shè)計(jì)[J]. 電子設(shè)計(jì)工程， 2018， 26（021）：161-164.

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