L80C186-10是一款具有極高集成度的16位微處理器，它把15“20個(gè)最常用的微處理器系統(tǒng)部件組合在一塊芯片上，性能是標(biāo)準(zhǔn)80C186-10的2倍，由于集成了許多外部設(shè)備接口，因而使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得到了大大的簡(jiǎn)化。L80C186-10與iAPX86、88微處理器是目標(biāo)代碼相兼容的，并且還在現(xiàn)存的iAPX86、88指令集中加入了10種新的指令類型。本文對(duì)L80C186-10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各部件功能塊測(cè)試做了詳細(xì)介紹。

電路結(jié)構(gòu)與功能框圖

L80C186-10具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它將DMA部件、定時(shí)器部件、中斷控制部件、總線控制部件、片選信號(hào)和準(zhǔn)備就緒信號(hào)生成部件以及CPU集成在一塊單芯片上。

L80C186-10 CPU具有4個(gè)16位通用寄存器（AX、BX、CX、DX），4個(gè)16位指針寄存器（SI、DI、BP、SP），4個(gè)16位段寄存器（CS、DS、SS、ES），1個(gè)16位指令指針和1個(gè)16位狀態(tài)寄存器，以及1個(gè)6字節(jié)的預(yù)取指令隊(duì)列和4字節(jié)的預(yù)存指令隊(duì)列。取指令和執(zhí)行指令是由分離部件、總線接口部件和執(zhí)行部件各自完成的。

測(cè)試

隨著設(shè)計(jì)和工藝的發(fā)展，在單塊芯片上所能實(shí)現(xiàn)的集成度越來(lái)越高，一些器件在性能和功能方面都達(dá)到了更新、更高的水平。在這樣的情況下，對(duì)集成電路測(cè)試技術(shù)的要求也越來(lái)越高，在集成電路研制過(guò)程中，測(cè)試環(huán)節(jié)占有舉足輕重的地位，也越來(lái)越受到研制者的重視。通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證版圖能夠進(jìn)行故障定位，對(duì)工藝生產(chǎn)提供可行性建議，從而促進(jìn)電路的研制開(kāi)發(fā)。電路的測(cè)試包括功能測(cè)試、直流參數(shù)測(cè)試和交流參數(shù)測(cè)試幾部分，其中，功能測(cè)試尤為關(guān)鍵。

功能測(cè)試

功能測(cè)試主要針對(duì)器件進(jìn)行，因此，在編制測(cè)試碼點(diǎn)前必須熟悉電路的工作原理，了解內(nèi)部各個(gè)相關(guān)寄存器的狀態(tài)及讀寫(xiě)時(shí)序等。然后，根據(jù)器件要求的輸入條件，采用多種方式調(diào)制出正確的輸入波形，以滿足器件的工作條件。同時(shí)對(duì)輸出端進(jìn)行采樣，并做出比較，以驗(yàn)證電路的相應(yīng)功能。功能測(cè)試應(yīng)對(duì)電路的所有功能進(jìn)行驗(yàn)證，以便查找電路缺陷，驗(yàn)證版圖的正確性。

L80C186 CPU指令

對(duì)于L80C186 CPU來(lái)說(shuō)，每個(gè)指令的執(zhí)行由取指令、譯碼和執(zhí)行構(gòu)成。而執(zhí)行一條指令的一系列動(dòng)作，都是在時(shí)鐘脈沖CLK的統(tǒng)一控制下一步步進(jìn)行的。執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期，再把指令周期劃分為一個(gè)個(gè)總線周期。CPU從存儲(chǔ)器或輸入輸出端口存取一個(gè)字節(jié)就是一個(gè)總線周期，所以多字節(jié)指令取指就需要若干個(gè)總線周期；在指令的執(zhí)行階段，不同的指令也會(huì)需要不同的總線周期。

每個(gè)總線周期通常包含4個(gè)狀態(tài)，每個(gè)T狀態(tài)是L80C186-10中處理動(dòng)作的最小單位，即時(shí)鐘周期。雖然各條指令的周期有很大的差別，但它們?nèi)匀皇怯梢韵乱恍┗镜目偩€周期組成的：存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)、輸入/輸出端口讀/寫(xiě)、中斷響應(yīng)。

DMA部件

16位微處理器L80C186-10提供了2個(gè)獨(dú)立的高速DMA通道，每個(gè)通道在控制塊中有6個(gè)寄存器，它們定義了通道的具體操作。這些控制寄存器由1個(gè)20位的源指針（2個(gè)字），1個(gè)20位的目標(biāo)指針（2個(gè)字），1個(gè)16位的傳輸計(jì)數(shù)器和1個(gè)16位的控制字組成。DMA控制塊的格式如表1所示。傳輸計(jì)數(shù)寄存器（TC）指定了要進(jìn)行的DMA傳送次數(shù)，控制字定義了通道的操作。在DMA活動(dòng)期間，全部寄存器都可以被修正或改變，對(duì)這些寄存器所作的任何改變都會(huì)立即在DMA操作中反映出來(lái)。

只要控制寄存器的ST/STOP位（啟動(dòng)/停止（I/O）通道位）被設(shè)置，就會(huì)產(chǎn)生DMA周期。若被編程為同步傳送，則必須先產(chǎn)生一個(gè)DRQ，因此，源/目標(biāo)指針和傳輸計(jì)數(shù)寄存器（若使用的話）必須在這一位被設(shè)置前完成編程。在RESET時(shí)，DMA將執(zhí)行以下兩個(gè)操作：每個(gè)通道的啟動(dòng)/停止位被復(fù)位或STOP，任何在執(zhí)行中的傳送被放棄。

中斷控制部件

L80C186-10能夠從內(nèi)部和外部的許多源接受中斷，內(nèi)部中斷控制器把這些請(qǐng)求在一個(gè)優(yōu)先級(jí)基礎(chǔ)上進(jìn)行合并，使其能由CPU一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行服務(wù)。內(nèi)部中斷源（定時(shí)器和DMA通道）能夠被它們自己的控制寄存器或由在中斷控制器中的屏蔽位來(lái)禁止。L80C186-10的中斷控制器有自己的控制寄存器，該寄存器用于設(shè)置控制器的操作方式。

主設(shè)備方式下中斷控制器的基本操作方式與8259A類似。中斷控制器對(duì)在所有三種方式下的內(nèi)部中斷響應(yīng)是相同的，不同的地方僅在于對(duì)4個(gè)外部中斷引腳的功能解釋上。中斷控制器被設(shè)置到三種方式之一是通過(guò)對(duì)在INT0和INT1控制寄存器中的正確位進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。中斷控制器的三種操作方式為全嵌套方式、級(jí)聯(lián)方式和特殊全嵌套方式。

總線控制部件與L80C186-10指令集

L80C186-10的總線接口與8086總線結(jié)構(gòu)非常相似，它具有多路轉(zhuǎn)換地址/數(shù)據(jù)總線，以及各種各樣的控制和狀態(tài)總線，每個(gè)總線周期需要最少4個(gè)CPU時(shí)鐘周期和任意多個(gè)等待狀態(tài)，其需要等待狀態(tài)的個(gè)數(shù)由外部存儲(chǔ)器和外部設(shè)備的訪問(wèn)速度所決定。

L80C186-10的指令集被分成7種類型：數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)、移位/環(huán)移/邏輯、串處理、控制轉(zhuǎn)移、高級(jí)指令和處理器控制。一條80C186指令能夠引用在任何地方的零個(gè)到多個(gè)操作數(shù)。一個(gè)操作數(shù)可以常駐在一個(gè)寄存器里，在指令本身中或在存儲(chǔ)器中。

時(shí)鐘發(fā)生器

L80C186-10包含一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器，用來(lái)為所有的L80C186-10集成部件，以及在該系統(tǒng)中所有與CPU同步的設(shè)備產(chǎn)生主時(shí)鐘信號(hào)。這個(gè)時(shí)鐘發(fā)生器包含一個(gè)晶體振蕩器，二分頻器，復(fù)位電路，以及準(zhǔn)備就緒信號(hào)生成邏輯。

晶體振蕩器的輸出（或外部頻率輸入）驅(qū)動(dòng)一個(gè)二分頻電路，此電路為L(zhǎng)80C186-10生成占空比為50%的周期時(shí)鐘。L80C186-10的所有時(shí)序都是參考這一信號(hào)的，該信號(hào)可以從L80C186-10的CLKOUT引腳上得到，在EPI信號(hào)從高電平到低電平轉(zhuǎn)換時(shí)改變狀態(tài)。時(shí)鐘發(fā)生器還為系統(tǒng)提供一個(gè)同步的復(fù)位信號(hào)（RES），這一信號(hào)同步于時(shí)鐘輸入信號(hào)。復(fù)位輸入信號(hào)還復(fù)位二分頻器，當(dāng)RES輸入信號(hào)第一次有效時(shí)，將生成一個(gè)單個(gè)時(shí)鐘周期的內(nèi)部復(fù)位脈沖。

L80C186-10的時(shí)鐘端采用雙倍時(shí)鐘方式，可使測(cè)試碼點(diǎn)減少一半，大大減少了碼點(diǎn)編制的工作量，縮短了測(cè)試時(shí)間，提高了工作效率。

直流參數(shù)測(cè)試

對(duì)集成電路直流參數(shù)的測(cè)試，在不同測(cè)試系統(tǒng)上的測(cè)試原理和方法基本上是一致的，都是按照詳細(xì)規(guī)范和規(guī)定對(duì)所測(cè)項(xiàng)目施加相應(yīng)的測(cè)試條件，從而得出所測(cè)參數(shù)值。

交流參數(shù)測(cè)試

L80C186-10的交流參數(shù)測(cè)試是嚴(yán)格按照詳細(xì)規(guī)范，采用功能驗(yàn)證方法進(jìn)行測(cè)試的。

結(jié)語(yǔ)

16位微處理器L80C186-10是集成電路技術(shù)高度發(fā)展的產(chǎn)物，由于集成電路的使用，可以將許多所需的外圍器件及其接口制作在一個(gè)硅片上，這就增加了集成電路測(cè)試的難度，也更體現(xiàn)了測(cè)試的重要性。L80C186-10的整套測(cè)試程序和測(cè)試碼點(diǎn)都是在DIC-8032集成電路測(cè)試系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)的，通過(guò)驗(yàn)證版圖和故障定位，使L80C186-10順利研制成功，并能夠滿足用戶要求。

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