用於帶cpu電路板的焊接檢測系統的製作方法

2023-10-08 15:03:44 5

用於帶cpu電路板的焊接檢測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用於帶CPU電路板的焊接檢測系統，本系統包括PC機、測試用電路板和電源，測試用電路板包括TTL-RS232轉換電路、復位電路、JTAG接口電路及電源轉換電路，復位電路與JTAG接口電路連接，測試用電路板分別通過TTL-RS232轉換電路和JTAG接口電路與PC機及被測電路板連接，電源通過電源轉換電路與被測電路板連接。本系統採取不同的數據處理方法，分別得出被測電路板虛焊或者晶片內部懸空以及短接的地址線及數據線，同時在串口終端顯示短接或者虛焊的情況，並給出具體是哪一根出現問題。本系統有助於快速檢測並定位電路板問題，提高了生產效率，降低了操作難度，適用範圍廣，具有推廣價值。
【專利說明】用於帶CPU電路板的焊接檢測系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電路板檢測技術，特別是涉及一種用於帶CPU電路板的焊接檢測系統，具體地說是一種用來檢測電路板有無焊接故障以及晶片有無問題的系統。
【背景技術】
[0002]隨著技術的進步，現今的電子設備向體積小型化和功能多元化目標發展，體積小型化是因為BGA封裝技術日益成熟，引腳間距越來越小。功能多元化是指電路板上有一個或者多個處理器，有一個或者多個數據存儲設備(比如NAND FLASH, SDRAM,DDR RAM)以及一些外圍設備(比如網卡，XR16L788等)，如圖2所示。上述設備之間以CPU為核心，通過數據地址線進行數據交互。由於這類晶片有較多的地址線和數據線，電路板上會有若干焊盤，在焊接過程中，如果有一位或者多位發生虛焊或者短接，就會導致整塊電路板無法使用，由於弓丨腳數目多，而且晶片的封裝多為BGA封裝，引腳不可見，增加了排查故障的難度。因此，針對這種帶CPU的電路板，對其焊接問題如何實現快速定位檢測，就成為科技人員急需研發的課題。

【發明內容】

[0003]本實用新型的目的是快速定位電路板焊接和晶片問題，降低在生產過程中操作難度，提高生產效率，而研發一種用於帶CPU電路板的焊接檢測系統。
[0004]本實用新型採取的技術方案是:一種用於帶CPU電路板的焊接檢測系統，其特徵在於，包括PC機、測試用電路板和電源，測試用電路板包括TTL- RS 232轉換電路、復位電路、JTAG接口電路及電源轉換電路，其中，復位電路與JTAG接口電路連接，測試用電路板分別通過TTL-RS232轉換電路和JTAG接口電路與PC機及被測電路板連接，電源通過電源轉換電路與被測電路板連接。
[0005]本實用新型所產生的有益效果是:採用本系統，可以簡單有效地檢測電路板焊接問題和晶片是否有問題，精確定位到哪一根引腳出現問題，方便問題的修復。在電路板焊接完成後，只需檢查輸入CPU時鐘是否正常，然後使用JTAG將程序下載進CPU內部並運行，檢測確定出電路板產生故障的地址線和數據線，在串口終端上顯示故障原因。本實用新型有助於快速檢測並定位電路板問題，提高了生產效率，降低了檢測操作難度，適用範圍廣，具有推廣價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本實用新型的檢測系統連接原理框圖；
[0007]圖2是被測電路板典型的構成示意圖；
[0008]圖3是測試用電路板TTL-RS232轉換電路和電源轉換電路原理圖；
[0009]圖4是測試用電路板復位電路和JTAG接口電路原理圖；
[0010]圖5是檢測整體流程框圖；[0011]圖6是圖5中地址線檢測流程圖；
[0012]圖7是圖5中數據線檢測流程圖；
[0013]圖8是圖5中地址線和數據線檢測流程圖。
【具體實施方式】
[0014]為了更清楚的理解本實用新型，以下結合附圖和實施例詳細描述:如圖1所示，用於帶CPU電路板的焊接檢測系統包括PC機、測試用電路板和電源，測試用電路板包括TTL- RS 232轉換電路、復位電路、JTAG接口電路及電源轉換電路，其中，復位電路與JTAG接口電路連接，測試用電路板分別通過TTL-RS232轉換電路和JTAG接口電路與PC機及被測電路板連接，電源通過電源轉換電路與被測電路板連接。
[0015]測試用電路板為本系統測試數據線和地址線短接或者虛焊的中間樞紐。通過測試用電路板實現接口的轉換、電平的轉換和復位被測電路板的功能。它主要由JTAG接口電路、TTL- RS 232轉換電路、復位電路和電源電路組成。JTAG接口完成PC端與被測試電路板的連接，並且數據信號上拉到高電平，保證在較長距離下的通信可靠性，TTL- RS 232轉換電路實現邏輯電平到標準232電平的轉換，復位電路實現對被測試電路板CPU的復位重啟功能。
[0016]如圖2所示，圖2是一種常見的帶CPU的電路構成圖。這種電路以CPU為主控，夕卜圍包括隨機存儲器RAM，可讀可寫FLASH，其它帶數據地址線的外圍設備，比如乙太網等。保證存儲設備(RAM、FLASH)工作正常，是整個電路板可以工作的前提。
[0017]CPU 一般都自帶一定容量的RAM或者可擦寫的R0M，本檢測方法運行在CPU上，通過諸如SP3232晶片轉換成RS232信號，內容可以在PC機上顯示，使用這種方法可以簡單有效的定位焊接問題，也可以識別所用晶片是否完整好用，這裡的完整是指晶片內部引腳無短路無開路，並且可讀可寫。
[0018]將被測試電路板連接在測試用電路板上，測試用電路板通過RS232與PC機連接。測試開始時，運行PC端調試軟體，將本方法的調試程序通過JTAG下載進CPU處理器的RAM或者ROM中，然後運行，檢測結束後，會在串口終端顯示被測電路板晶片是否有地址線或者數據線短接或者虛焊的情況，並給出具體是哪一根出現問題。
[0019]如圖3所示，本系統測試用電路板的TTL- RS 232轉換電路採用SP3238EE晶片N1、接插件Pl和接插件XPl, SP3238EE晶片NI的2腳和4腳、5腳和6腳分別連接電容C2和電容C5，SP3238EE晶片NI的19腳和20腳連接後與電容Cl的一端連接，連接後接電源VDD端，SP3238EE晶片NI的3腳和7腳分別通過電容C3和電容C4與電容Cl的另一端連接後接地，SP3238EE晶片NI的16腳接接插件XPl的2腳，SP3238EE晶片NI的17腳通過電阻Rl接接插件XPl的3腳，SP3238EE晶片NI的I腳和18腳連接後接地，XPl的5腳接地，SP3238EE晶片NI的13腳和15腳分別接接插件XPl的I腳和3腳，接插件XPl的2腳接地，SP3238EE晶片NI的14腳接電源VDD端。
[0020]本系統測試用電路板的電源轉換電路採用MIC39100晶片N3，MIC39100晶片N3的I腳與電容C9的一端及電解電容C8的正極連接後接+6v電源，MIC39100晶片N3的3腳與電解電容ClO的正極、電容Cll的一端及電阻R6的一端連接後接電源VDD端，電阻R6的另一端與發光二極體的負極連接，發光二極體的正極、電容Cll的另一端、電解電容ClO的負極、MIC39100晶片N3的4腳和2腳、電容C9的另一端及電解電容C8的負極連接後接地。[0021 ] 如圖4所示，本系統測試用電路板的復位電路採用MAX706ASESA晶片N2，MAX706ASESA晶片N2的I腳分別連接按鍵開關SI的一端及電容C7的一端，MAX706ASESA晶片N2的2腳與電容C6的一端連接，按鍵開關SI的另一端、電容C6的另一端、電容C7的另一端以及MAX706ASESA晶片N2的3腳和4腳連接後分別接地。
[0022]本系統測試用電路板的JTAG接口電路採用兩個接插件，分別為接插件XP2和接插件XP3，接插件XP2的15腳與接插件XP3的15腳連接後接MAX706ASESA晶片N2的7腳，接插件XP2的13腳與接插件XP3的13腳連接，接插件XP2的11腳與接插件XP3的11腳連接，接插件XP2的9腳與接插件XP3的9腳連接，接插件XP2的I腳和接插件XP3的I腳分別接電源VDD端，接插件XP2和接插件XP3的4腳、6腳、8腳、10腳、12腳、14腳、16腳、18腳、20腳分別連接，連接後分別接地。
[0023]PC機與測試用電路板通過RS232和USB-JTAG連接，RS232接收檢測結果和發送命令。使用windows自帶的超級終端,設置模式為波特率115200bps,八位數據位,一位停止位，無奇偶校驗和流控。測試軟體通過USB-JTAG下載進被測電路板的CPU並運行，檢測完成後，結果會在超級終端上顯示。
[0024]如圖5所示，本實用新型在焊接檢測方法中將連續的檢測過程分為三個階段:地址線檢測階段、數據線檢測階段和地址數據線檢測階段。首先CPU時鐘、調試串口初始化。即初始化CPU時鐘、外部設備讀寫使能及串口屬性。然後按照地址線檢測階段、數據線檢測階段、地址數據線檢測階段的順序對檢測到的數據進行判斷，採取不同的數據處理方法，分別得出被測電路板虛焊或者晶片內部懸空以及短接的地址線及數據線。地址線檢測階段檢測完畢後，記錄虛焊的地址線，然後進入數據線檢測階段，該階段不使用已檢測出虛焊或短接的地址線作為檢測的依據，數據線檢測階段檢測完畢後，記錄虛焊的數據線，再進行地址數據線階段的檢測，該階段不使用已檢測出虛焊或短接的地址線和數據線作為檢測的依據。
[0025]如圖6所示，本實用新型地址線檢測階段的檢測步驟是:
[0026]步驟一:首先檢測被測電路板虛焊或者晶片內部懸空的地址線，在地址零處寫入任意非零數據。
[0027]步驟二:讀取地址I處數據；地址由I開始，每次左移一位，鎖存地址後，再讀取該地址的數據。
[0028]步驟三:判斷讀取地址I處數據是否與寫入地址零的非零數據相等，若相等，則說明有虛焊或者晶片內部懸空的地址線，然後進行數據處理並記錄結果，數據處理方法是:所有地址中為I的位確定為虛焊或者晶片內部懸空的地址線，並將數據處理結果送PC機顯示，同時在後續的檢測步驟中排除已檢測出虛焊或者晶片內部懸空的地址線，為檢測地址線短接做準備。
[0029]步驟四:若判斷讀取地址I處數據與寫入地址零的非零數據不相等，則將該地址左移一位，然後判斷地址是否溢出。
[0030]步驟五:若地址沒有溢出，則讀取該處數據，並判斷讀取的該處數據是否與寫入地址零的非零數據相等；若相等，繼續執行步驟三，若不相等，繼續執行步驟四，如此循環，直到地址溢出。[0031]步驟六:如果判斷地址溢出，繼續檢測被測電路板短接的地址線，在地址I寫入非
零數據。
[0032]步驟七:把寫入地址左移，每次左移一位，讀取該地址數據，並判斷讀取的地址數據是否與寫入地址I的非零數據相等；
[0033]步驟八:若讀取的地址數據與寫入地址I的非零數據不相等，接著判斷地址是否溢出，若地址溢出，則返回步驟七進行下一輪循環檢測。
[0034]步驟九:若地址沒有溢出，地址繼續左移一位，再判斷地址是否溢出，若還沒有溢出，則在該地址寫入非零數據，然後返回步驟七，直到起始本輪地址溢出。
[0035]步驟十:如果判斷讀取的地址數據與寫入地址I的非零數據相等，則說明有短接的地址線，然後進行數據處理，數據處理方法是:將起始地址和讀取數據的地址中分別為I的位確定為短接的地址線，並將數據處理結果送PC機顯示，同時返回步驟八，繼續判斷地址是否溢出；以上起始地址是指寫入地址I的非零數據地址和地址左移一位後，在該地址寫入非零數據的地址。
[0036]步驟十一:若起始本輪地址溢出，說明已完成地址檢測階段中的循環檢測，並將已完成檢測信息送PC機顯示。
[0037]如圖7所示，本實用新型數據線檢測階段的檢測步驟是:
[0038]步驟一:在地址零寫入數據O。
[0039]步驟二:讀取地址零處數據，並判斷讀取的數據是否不等於0，若不等於0，則說明有虛焊或者晶片內部懸空的數據線，然後進行數據處理並記錄結果，數據處理方法是:所有讀取的數據中為I的位，確定為虛焊或者晶片內部懸空的數據線，並將數據處理結果送PC機顯示，同時在後續的檢測步驟中排除已檢測出虛焊或者晶片內部懸空的數據線。
[0040]步驟三:若判斷讀取的數據等於0，則在非零地址寫入數據I ;向非零地址寫入數據1，然後數據左移一位，寫入該非零地址，直到數據溢出後停止寫入。每次寫入後，接著讀出數據。
[0041]步驟四:讀取非零地址數據，並判斷與在非零地址寫入的數據是否相等，若相等，則說明有短接的數據線，然後進行數據處理，數據處理方法是:將寫入的數據中為I的位變為0，將為O的位變為1，再將得到的新數據和讀取的數據中分別為I的位確定為短接的數據線，並將數據處理結果送PC機顯示。
[0042]步驟五:如果判斷讀取的非零地址數據與在非零地址寫入的數據不相等，則將讀取的非零地址數據左移一位，然後判斷移位後的數據是否溢出，若移位後的數據溢出，說明已完成數據檢測階段中的循環檢測，並將已完成檢測信息送PC機顯示，否則，在非零地址繼續寫入該數據，再返回步驟四，以此循環檢測，直到數據溢出為止。
[0043]如圖8所示，本實用新型地址數據線檢測階段的檢測步驟是:
[0044]步驟一:在地址I寫入數據O。地址I處寫入數據0，每次循環地址左移一位，然後寫入數據0，直到地址溢出。
[0045]步驟二:讀取地址I數據，判斷該數據是否不等於0，若不等於0，說明有短接的地址數據線，然後進行數據處理，數據處理方法是:在讀取的數據和寫入的地址數據中分別為I的位確定為短接的地址數據線，並將數據處理結果送PC機顯示。
[0046]步驟三:若判斷讀取地址I數據等於0，則寫入地址左移一位，並判斷寫入地址是否溢出，若溢出，說明已完成地址數據線檢測階段中的循環檢測，並將已完成檢測信息送PC機顯示，若沒有地址溢出，則在該地址寫入數據O，然後返回步驟二，以此循環檢測，直到數據溢出為止。
[0047]為了保持代碼的精簡，能放進CPU中有限的內存中，本檢測程序不使用庫函數。
[0048]根據上述說明，結合本領域技術可實現本實用新型的方案。
【權利要求】
1.一種用於帶CPU電路板的焊接檢測系統，其特徵在於，包括PC機、測試用電路板和電源，測試用電路板包括TTL- RS 232轉換電路、復位電路、JTAG接口電路及電源轉換電路，其中，復位電路與JTAG接口電路連接，測試用電路板分別通過TTL-RS232轉換電路和JTAG接口電路與PC機及被測電路板連接，電源通過電源轉換電路與被測電路板連接。
2.根據權利要求1所述的用於帶CPU電路板的焊接檢測系統，其特徵在於，所述的TTL-RS 232轉換電路採用SP3238EE晶片N1、接插件Pl和接插件XP1，SP3238EE晶片NI的2腳和4腳、5腳和6腳分別連接電容C2和電容C5，SP3238EE晶片NI的19腳和20腳連接後與電容Cl的一端連接，連接後接電源VDD端，SP3238EE晶片NI的3腳和7腳分別通過電容C3和電容C4與電容Cl的另一端連接後接地，SP3238EE晶片NI的16腳接接插件XPl的2腳，SP3238EE晶片NI的17腳通過電阻Rl接接插件XPl的3腳，SP3238EE晶片NI的I腳和18腳連接後接地，XPl的5腳接地，SP3238EE晶片NI的13腳和15腳分別接接插件XPl的I腳和3腳，接插件XPl的2腳接地，SP3238EE晶片NI的14腳接電源VDD端。
3.根據權利要求1所述的用於帶CPU電路板的焊接檢測系統，其特徵在於，所述的復位電路採用MAX706ASESA晶片N2，MAX706ASESA晶片N2的I腳分別連接按鍵開關SI的一端及電容C7的一端，MAX706ASESA晶片N2的2腳與電容C6的一端連接，按鍵開關SI的另一端、電容C6的另一端、電容C7的另一端以及MAX706ASESA晶片N2的3腳和4腳連接後分別接地。
4.根據權利要求1或權利要求3所述的用於帶CPU電路板的焊接檢測系統，其特徵在於，所述的JTAG接口電路採用兩個接插件，分別為接插件XP2和接插件XP3，接插件XP2的15腳與接插件XP3的15腳連接後接復位電路MAX706ASESA晶片N2的7腳，接插件XP2的13腳與接插件XP3的13腳連接，接插件XP2的11腳與接插件XP3的11腳連接，接插件XP2的9腳與接插件XP3的9腳連接，接插件XP2的I腳和接插件XP3的I腳分別接電源VDD端，接插件XP2和接插件XP3的4腳、6腳、8腳、10腳、12腳、14腳、16腳、18腳、20腳分別連接，連接後分別接地。
5.根據權利要求1所述的用於帶CPU電路板的焊接檢測系統，其特徵在於，所述的電源轉換電路採用MIC39100晶片N3，MIC39100晶片N3的I腳與電容C9的一端及電解電容C8的正極連接後接+6v電源，MIC39100晶片N3的3腳與電解電容ClO的正極、電容Cll的一端及電阻R6的一端連接後接電源VDD端，電阻R6的另一端與發光二極體的負極連接，發光二極體的正極、電容Cll的另一端、電解電容ClO的負極、MIC39100晶片N3的4腳和2腳、電容C9的另一端及電解電容C8的負極連接後接地。
【文檔編號】G06F13/20GK203414555SQ201320461914
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】韓己福, 尚怡翔, 周聰, 王松, 賈萬雲 申請人:天津七一二通信廣播有限公司