基于Linux的可程控半導(dǎo)體特性測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì).pdf

1、半導(dǎo)體器件廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等眾多領(lǐng)域，在當(dāng)今社會(huì)發(fā)揮著重要的作用。而作為半導(dǎo)體生產(chǎn)不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，半導(dǎo)體特性測(cè)試貫穿于從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)加工的全過程，高效的半導(dǎo)體特性測(cè)量?jī)x器對(duì)于高性能的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。隨著科技的進(jìn)步和測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體特性測(cè)量?jī)x器的測(cè)量速度和精度要求越來越高，需要測(cè)量的信息量越來越大，并且經(jīng)常需要實(shí)時(shí)測(cè)控和對(duì)數(shù)據(jù)及時(shí)處理，因此測(cè)量?jī)x器的程控和存儲(chǔ)功能也越發(fā)重要。近年來

2、，Linux操作系統(tǒng)不斷發(fā)展完善，ARM+FPGA架構(gòu)也大量應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，為半導(dǎo)體特性測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)提供了新的解決方案。使用ARM處理器對(duì)儀器進(jìn)行管理控制，利用FPGA的高性能進(jìn)行高速測(cè)量，可以提高儀器的穩(wěn)定性和測(cè)量速度，而利用Linux對(duì)多種嵌入式圖形界面庫(kù)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)的支持，既可以構(gòu)建友善的人機(jī)交互系統(tǒng)，又可以方便的拓展儀器的程控等新功能。
　　 本文的目標(biāo)是對(duì)一個(gè)低版本的半導(dǎo)體特性測(cè)量?jī)x進(jìn)行設(shè)計(jì)升級(jí)，為儀器增加USB程控

3、功能，重新設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)以提高測(cè)量性能，升級(jí)嵌入式操作系統(tǒng)，使其更好的支持U盤等設(shè)備并具有更好的功能可拓展性。
　　 在對(duì)半導(dǎo)體特性測(cè)量?jī)x器的現(xiàn)狀進(jìn)行研究后，本文提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了基于Linux操作系統(tǒng)和ARM+FPGA架構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案。研究了嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)的構(gòu)建方法，移植了bootloader和Linux內(nèi)核，制作了根文件系統(tǒng)，并將MiniGUI1.6.0和應(yīng)用程序移植到基于S3C2440+Linu

4、x2.6的嵌入式平臺(tái)上。為了實(shí)現(xiàn)USB程控功能，詳細(xì)分析了USB協(xié)議;研究了LinuxGadget子系統(tǒng)，并基于Gadget子系統(tǒng)設(shè)計(jì)了USB固件程序;討論了Windows驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)方法，分析了WDF驅(qū)動(dòng)框架，基于WDF設(shè)計(jì)了USB設(shè)備驅(qū)動(dòng);編寫了上位機(jī)和儀器端的USB程控程序。設(shè)計(jì)了FPGA與ARM總線接口電路，研究了跨時(shí)鐘域亞穩(wěn)態(tài)問題，提出了FPGA和ARM的跨時(shí)鐘域信號(hào)的處理方法，討論了Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)方法，并為F