1-Wire總線測溫電路DS18B20單粒子效應(yīng)評(píng)估系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)及方法，尤其是一種1-Wire總線測溫電路DS18B20單粒子效應(yīng)檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]DS18B20是一種成熟的COTS單片測溫電路，其測溫精度高、范圍廣、功耗低，在地面工業(yè)測溫領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，適合低成本短壽命衛(wèi)星設(shè)計(jì)應(yīng)用。
[0003]相比熱敏電阻(或二極管)配合ADC采樣這一傳統(tǒng)測溫方式，使用DS18B20測溫有以下優(yōu)勢:(I)在工作時(shí)只需一個(gè)上拉電阻，無其他外圍元器件；(2)在3.0V~5.5V電源范圍內(nèi)均可正常工作，因而可與處理器共享電源，無需單獨(dú)設(shè)計(jì)供電電路；(3)采用1-Wire總線接口，只需占用I路處理器10，而采用ADC測溫則至少需要2路1 (IIC總線)。
[0004]DS18B20采用CMOS工藝制造，用于航天器單機(jī)設(shè)計(jì)前必須進(jìn)行抗輻射能力評(píng)估，其中單粒子效應(yīng)評(píng)估是一項(xiàng)重要內(nèi)容，包括單粒子翻轉(zhuǎn)和單粒子鎖定兩項(xiàng)試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于DS18B20單粒子效應(yīng)評(píng)估試驗(yàn)的檢測系統(tǒng)與方法，用于DS18B20以及類似1-Wire器件的單粒子評(píng)估試驗(yàn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種1-Wire總線測溫電路DS18B20單粒子效應(yīng)檢測系統(tǒng)，其包括:計(jì)算機(jī)、程控電源、控制板、試驗(yàn)板及相關(guān)線纜組成，其中所述程控電源、控制板與試驗(yàn)板置于單粒子試驗(yàn)環(huán)境內(nèi)，所述試驗(yàn)板安裝在所述束流源近端；所述計(jì)算機(jī)置于所述單粒子試驗(yàn)環(huán)境外，分別通過USB總線與UART總線遠(yuǎn)程控制所述程控電源與所述控制板的工作；所述程控電源通過電源總線為所述控制板與所述試驗(yàn)板供電，同時(shí)監(jiān)控所述試驗(yàn)板上DS18B20的工作電流，將實(shí)時(shí)電流通過USB總線反饋給所述計(jì)算機(jī)；所述控制板通過1-Wire總線實(shí)現(xiàn)對(duì)所述試驗(yàn)板上DS18B20的控制與通信，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過UART總線反饋給所述計(jì)算機(jī)。
[0007]一種1-Wire總線測溫電路DS18B20單粒子效應(yīng)檢測方法，其包括如下步驟:
步驟1，系統(tǒng)安裝，具體為:試驗(yàn)器件(DUT)預(yù)先開帽，安裝于試驗(yàn)板上，置于束流源照射范圍內(nèi)，確保束流源產(chǎn)生的高能粒子能照至試驗(yàn)器件的芯片表面；
步驟2，系統(tǒng)上電，具體為:計(jì)算機(jī)通過USB總線控制程控電源為試驗(yàn)板、控制板上電，從而為安裝在試驗(yàn)板上的試驗(yàn)器件的電源引腳加電；
步驟3，系統(tǒng)初始化，具體為:計(jì)算機(jī)通過UART總線控制控制板發(fā)送1-Wire指令進(jìn)行初始化，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)總線上從器件的檢測，如果各個(gè)總線上無從器件，則反饋計(jì)算機(jī)，試驗(yàn)結(jié)束；如果各個(gè)總線上從器件存在，則進(jìn)入下一步驟；
步驟4，跳過ROM匹配，具體為:計(jì)算機(jī)通過UART總線控制控制板發(fā)送1-Wire指令跳過ROM匹配，使后續(xù)指令不針對(duì)特定ID的試驗(yàn)器件；
步驟5，溫度轉(zhuǎn)換，具體為:計(jì)算機(jī)通過UART總線控制控制板發(fā)送1-Wire指令轉(zhuǎn)換溫度，當(dāng)前溫度值存于暫存器內(nèi)；
步驟6，讀暫存器，具體為:計(jì)算機(jī)通過UART總線控制控制板發(fā)送1-Wire指令讀暫存器(SCRATCHPAD)，并將每次讀取的數(shù)據(jù)與前一次做對(duì)比，記錄下發(fā)生翻轉(zhuǎn)的Bit位的數(shù)量，存儲(chǔ)在控制板的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)；
步驟7，開啟束流源，使高能粒子照射至試驗(yàn)器件的芯片表面；
步驟8，判斷是否累積至最大粒子注量，如果是，則記下暫存器最終發(fā)生翻轉(zhuǎn)的總位數(shù)，試驗(yàn)結(jié)束；如果不是，則進(jìn)入下一步驟；
步驟9，判斷是否發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)，如果是，則更新翻轉(zhuǎn)的總位數(shù)，返回步驟6;如果不是，則返回步驟6 ;
步驟10，開始執(zhí)行步驟9的同時(shí)，判斷是否發(fā)生單粒子鎖定，程控電源檢測DUT工作電流變化，如果發(fā)現(xiàn)電流突然增大至超過檢測閾值，則判定試驗(yàn)器件發(fā)生單粒子鎖定，記錄此時(shí)試驗(yàn)器件的電流值與暫存器發(fā)生翻轉(zhuǎn)的總位數(shù)，試驗(yàn)結(jié)束；否則，返回步驟6。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
(1)目前國內(nèi)尚沒有可進(jìn)行1-Wire總線測溫電路DS18B20單粒子效應(yīng)評(píng)估試驗(yàn)的系統(tǒng)及方法，本發(fā)明尚屬首次；
(2)本發(fā)明所述的單粒子效應(yīng)檢測系統(tǒng)可同時(shí)進(jìn)行單粒子翻轉(zhuǎn)和單粒子鎖定兩項(xiàng)試驗(yàn)；
(3)本發(fā)明所述的單粒子效應(yīng)檢測系統(tǒng)基于SOPC技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)1-Wire總線接口器件的數(shù)據(jù)通信與控制，可在單粒子試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)DS18B20的異步檢測與獨(dú)立控制，從而縮短單粒子試驗(yàn)時(shí)間。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的單粒子效應(yīng)檢測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明的控制板結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明的檢測方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0011]如圖1所示，一種1-Wire總線測溫電路DS18B20單粒子效應(yīng)檢測系統(tǒng)，其包括:計(jì)算機(jī)、程控電源、控制板、試驗(yàn)板及相關(guān)線纜組成，其中所述程控電源、控制板與試驗(yàn)板置于單粒子試驗(yàn)環(huán)境內(nèi)，所述試驗(yàn)板安裝在所述束流源近端；所述計(jì)算機(jī)置于所述單粒子試驗(yàn)環(huán)境外，分別通過USB總線與UART總線遠(yuǎn)程控制所述程控電源與所述控制板的工作；所述程控電源通過電源總線為所述控制板與所述試驗(yàn)板供電，同時(shí)監(jiān)控所述試驗(yàn)板上DS18B20的工作電流，將實(shí)時(shí)電流通過USB總線反饋給所述計(jì)算機(jī)；所述控制板通過1-Wire總線實(shí)現(xiàn)對(duì)所述試驗(yàn)板上DS18B20的控制與通信，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過UART總線反饋給所述計(jì)算機(jī)。
[0012]如圖2所示，所述控制板包括:FPGA、電源管理電路、配置電路、時(shí)鐘管理電路、復(fù)位電路、UART 接口 電路、UART 插槽(Socket)、1-Wire 插槽(Socket)。
[0013]其中，所述FPGA的內(nèi)部邏輯包括用于通信的UART Core、用于1-Wire通信的SOPCCore以及主控制邏輯部分；所述電源管理電路為所述控制板上各部分模塊供電；所述UART接口電路用于所述計(jì)算機(jī)與所述控制板的UART協(xié)議轉(zhuǎn)換；所述配置電路、時(shí)鐘管理電路以及復(fù)位電路用于所述FPGA的正常工作設(shè)置。
[0014]如圖3所示，一種1-Wire總線測溫電路DS18B20單粒子效應(yīng)檢測方法，其包括如下步驟:
步驟1，系統(tǒng)安裝，具體為:試驗(yàn)器件(DUT)預(yù)先開帽，安裝于試驗(yàn)板上，置于束流源照射范圍內(nèi)，確保束流源產(chǎn)生的高能