基于USB传输的芯片设备端数据收集系统和方法与流程

基于usb传输的芯片设备端数据收集系统和方法
技术领域
1.本技术实施例涉及但不限于存储器领域，尤其涉及基于usb传输的芯片设备端数据收集系统和方法。


背景技术：

2.在半导体领域，对于主机端与芯片设备端之间的数据传输，目前主要的方式是通过数据线连接主机端与芯片设备端。当需要进行老化测试，并收集芯片设备端进行老化测试时所产生的老化测试日志，目前通常是通过串行接口在芯片设备端收集数据，大量的串口线也要求大量的串口拓展设备。则在进行老化测试时，需要将芯片设备端以及与芯片设备端连接的串行接口放入到芯片老化测试设备中。
3.但是，限于串行接口的特性，在高低温情况下，串行接口所传输的数据存在较大的失真风险；则将芯片设备端以及与芯片设备端连接的串行接口放入到芯片老化测试设备中进行老化测试，串行接口所传输的老化测试日志就会失真，由老化测试日志所推导的老化测试结果不够准确，导致老化测试准确性下降。
4.并且，由于老化测试设备一般都具有密封性，且仅有少数与外部互通的孔洞；将芯片设备端以及与芯片设备端连接的串行接口均放入到芯片老化测试设备中进行测试，占用芯片老化测试设备大量空间。串口线的排布与老化测试设备空间的特性，局限了芯片测试设备数量的拓展、维护，导致低下的测试效率与较少的同测设备数量。


技术实现要素：

5.以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
6.本技术的目的在于至少一定程度上解决相关技术中存在的技术问题之一，本技术实施例提供了基于usb传输的芯片设备端数据收集系统和方法，通过usb数据线传输老化测试日志，保证了老化测试日志不失真。
7.本技术的第一方面的实施例，一种基于usb传输的芯片设备端数据收集系统，包括上位机、主机端、芯片设备端；所述主机端与所述芯片设备端连接，所述上位机与所述主机端通过usb数据线连接；
8.其中，所述芯片设备端放置到芯片老化测试设备中进行老化测试，所述芯片设备端将老化测试日志发送至所述主机端，所述主机端通过所述usb数据线将所述老化测试日志转发至所述上位机。
9.本技术的第一方面的某些实施例，所述芯片老化测试设备包括温控系统、电压控制系统、信号源和监控系统；所述温控系统用于使所述芯片设备端置于预设的温度环境，以模拟高温环境和低温环境对所述芯片设备端的影响；所述电压控制系统包括恒流电源和变压器，用于控制所述芯片设备端的电压，以模拟电压变化对所述芯片设备端的影响；所述信号源用于为所述芯片设备端提供不同频率和幅度的信号来进行性能测试和可靠性测试；所
述监测系统包括多通道数据采集卡、示波器和频谱分析仪，所述监测系统用于实时监测所述芯片设备端的多项参数，以评估芯片在不同环境下的稳定性和可靠性。
10.本技术的第一方面的某些实施例，所述监测系统安装有测试软件，所述监测系统用于通过所述测试软件为所述芯片设备端的老化测试提供测试程序和数据分析功能。
11.本技术的第一方面的某些实施例，所述上位机还用于获取所述老化测试日志的类型以及根据所述老化测试日志的类型对所述老化测试日志进行分类存储。
12.本技术的第一方面的某些实施例，所述芯片设备端为嵌入式多媒体存储卡或通用闪存存储器。
13.本技术的第二方面的实施例，一种基于usb传输的芯片设备端数据收集方法，应用于数据收集系统，所述数据收集系统包括上位机、主机端、芯片设备端；所述主机端与所述芯片设备端连接，所述上位机与所述主机端通过usb数据线连接；
14.所述数据收集方法包括：
15.所述芯片设备端放置到芯片老化测试设备中进行老化测试；
16.所述芯片设备端将老化测试日志发送至所述主机端，所述主机端接收所述芯片设备端所发送的所述老化测试日志；
17.所述主机端通过所述usb数据线将所述老化测试日志转发至所述上位机，所述上位机通过所述usb数据线接收所述主机端所转发的所述老化测试日志。
18.本技术的第二方面的某些实施例，所述芯片老化测试设备的温度范围为40摄氏度至150摄氏度。
19.本技术的第二方面的某些实施例，所述老化测试的时间范围为1小时至100天。
20.本技术的第二方面的某些实施例，在所述主机端通过所述第二usb数据线将所述老化测试日志转发至所述上位机，所述上位机通过所述第二usb数据线接收所述主机端所转发的所述老化测试日志之后，所述数据收集方法还包括：
21.所述上位机获取所述老化测试日志的类型；
22.所述上位机根据所述老化测试日志的类型对所述老化测试日志进行分类存储。
23.本技术的第二方面的某些实施例，所述芯片设备端为嵌入式多媒体存储卡或通用闪存存储器。
24.上述方案至少具有以下的有益效果：仅将芯片设备端放置到芯片老化测试设备中进行老化测试的方式所占用的芯片老化测试设备空间更小，提高了芯片老化测试设备的空间利用率，提高了老化测试的效率；另外，相对于通过位于芯片老化测试设备中与芯片设备端连接的串行接口收集老化测试日志的方式，通过usb数据线传输老化测试日志的方式，由于是在主机端连接usb数据线，无需将usb数据线放置到高温箱内，保证了usb数据线所传输的老化测试日志不失真，保证了由老化测试日志所推导的老化测试结果的准确性，提升了老化测试效果。
附图说明
25.附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
26.图1是通过串行接口传输芯片设备端的老化测试日志的数据收集系统的结构示意
图；
27.图2是本技术的实施例所提供的基于usb传输的芯片设备端数据收集方法的步骤图；
28.图3是上位机存储老化测试日志的步骤图；
29.图4是本技术的实施例所提供的基于usb传输的芯片设备端数据收集系统的结构示意图。
具体实施方式
30.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
31.需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
32.下面结合附图，对本技术实施例作进一步阐述。
33.参照图1，在半导体领域，对于主机端20与芯片设备端10之间的数据传输，目前主要的方式是通过数据线连接主机端20与芯片设备端10。当需要进行老化测试，并收集芯片设备端10进行老化测试时所产生的老化测试日志，目前通常是通过串行接口40在芯片设备端10收集数据，多个芯片设备端10的串行接口40通过芯片老化测试设备60的孔洞连接串口拓展设备41以连接上位机30。则在进行老化测试时，需要将芯片设备端10以及与芯片设备端10连接的串行接口40放入到芯片老化测试设备60中。
34.但是，限于串行接口40的特性，在高低温情况下，串行接口40所传输的数据存在较大的失真风险；则将芯片设备端10以及与芯片设备端10连接的串行接口40放入到芯片老化测试设备中进行老化测试，串行接口40所传输的老化测试日志就会失真，由老化测试日志所推导的老化测试结果不够准确，导致老化测试准确性下降。
35.并且，将芯片设备端10以及与芯片设备端10连接的串行接口40均放入到芯片老化测试设备中，会占用芯片老化测试设备大量空间，大大减少了芯片老化测试设备所能测试的芯片设备端10的数量，降低了老化测试的效率。
36.为了解决以上的技术问题，本技术的实施例提供了一种基于usb传输的芯片设备端10数据收集系统。
37.参照图4，对于数据收集系统，数据收集系统包括上位机30、主机端20、芯片设备端10；主机端20与芯片设备端10连接，上位机30与主机端20通过usb数据线50连接。具体地，对应连接多个主机端的多条usb数据线连接到usb hub之后再与上位机30连接。
38.参照图3，该基于usb传输的芯片设备端10数据收集系统应用以下的基于usb传输的芯片设备端10数据收集方法，包括但不限于以下步骤：
39.步骤s100，将芯片设备端10放置到芯片老化测试设备60中进行老化测试；
40.步骤s200，芯片设备端10将老化测试日志发送至主机端20，主机端20接收芯片设备端10所发送的老化测试日志；
41.步骤s300，主机端20通过usb数据线50将老化测试日志转发至上位机30，上位机30通过usb数据线50接收主机端20所转发的老化测试日志。
42.芯片老化测试设备60是一种用于评估芯片在长期使用过程中性能稳定性和可靠性的设备，也称为芯片可靠性测试设备。芯片老化测试设备60通常包括温控系统、电压控制系统、信号源、监控系统。其中，温控系统使用高精度的温度控制器和恒温水槽，可以将芯片置于特定的温度环境，模拟芯片长期使用过程中的高温环境和低温环境。电压控制系统使用高精度的恒流电源和变压器，可以控制芯片的电压，模拟芯片长期使用过程中电压变化的影响。信号源为被测芯片提供不同频率和幅度的信号，进行性能测试和可靠性测试。监测系统包括高精度的多通道数据采集卡、示波器和频谱分析仪等，可以实时监测芯片的各项参数(如功耗、温度等)，以评估芯片在不同环境下的稳定性和可靠性。芯片老化测试设备60还安装有测试软件部分，通过测试软件为芯片老化测试提供测试程序和数据分析功能。
43.可以理解的是，上位机30为电子计算机，可以是台式机、笔记本电脑、小型笔记本电脑、平板电脑以及超级本等；是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的智能电子设备。
44.主机端20为host，是与芯片设备端10的处理器或微控制器连接的主机控制器或主机计算机；主机端20可以是单片计算机、微处理器、fpga等。主机端20可以通过各种接口(如usb、spi、i2c等)与芯片进行通信，控制和管理芯片设备端10的各种操作和功能。
45.主机端20包括主机控制器、程序存储器和通信接口；主机控制器是host的核心部件，责与芯片上的处理器或微控制器进行通信和控制，并管理芯片的各种操作和功能；程序存储器用于存储控制程序和数据，以及支持各种应用程序的运行；通信接口用于与芯片设备端10进行通信，使得芯片设备端10能够与外部设备进行数据交换。
46.芯片设备端10为device，芯片设备端10为嵌入式多媒体存储卡(embedded multi media card，emmc)或通用闪存存储器(universal flash storage，ufs)。
47.嵌入式多媒体存储卡由一个嵌入式存储解决方案组成，包括控制接口(control interface)、存储芯片(flash memory chip)、boot区(boot partition)及嵌入式多媒体主控制器(emmc controller)。嵌入式多媒体主控制器是嵌入式多媒体存储卡的核心部件，控制着整个嵌入式多媒体存储卡的读写操作，包括命令解码、数据传输和错误检测等功能，保障芯片的各项性能指标。存储芯片负责实际的数据存储和读取。控制接口连接主板和emmc芯片，用于数据传输和电源管理等操作。存储芯片可以使用单层或多层闪存，单片闪存的优点在于物理面积更小、功耗更低、读写速度更快；而多层闪存则在保持闪存单片尺寸的基础上实现了更高的容量，比单片闪存多一个内部偏移空间。boot区用于存储设备引导程序，确保设备正常启动。嵌入式多媒体存储卡具有低功耗、小尺寸、高可靠性、易于集成等特点，可以提供快速、稳定的数据传输和存储功能。嵌入式多媒体存储卡可支持高速数据读写操作，例如视频、音频和图像等多媒体数据的播放和录制。
48.通用闪存存储器主要包括存储芯片、控制器芯片和高速串行接口。存储芯片用于存储数据和代码，其内部包括多个nand闪存芯片，以组成大容量的存储器；控制器芯片用于处理来自主机设备的指令，并操作闪存存储器；高速串行接口用于连接主机设备和控制器芯片，以实现快速数据传输。它发展了统一的快闪存储卡格式，在提供高数据传输速度和稳定性的同时，也可以减少消费者对于市面上各种存储卡格式的混淆和不同存储卡转接器的
使用。ufs相较emmc最大的不同是并行信号改为了更加先进的串行信号，从而可以迅速提高频率；同时半双工改为全双工；ufs基于小型电脑系统接口结构模型(scsi architectural model)以及支持scsi标记指令序列(scsi tagged command queuing)。
49.在进行老化测试的时候，将芯片设备端10放置到芯片老化测试设备60中进行老化测试，而上位机30、主机端20、usb数据线50并不需要放置到芯片老化测试设备60中。仅仅将芯片设备端10放置到芯片老化测试设备60中进行老化测试的方式所占用的芯片老化测试设备60空间更小，则一个芯片老化测试设备60能容纳更多的芯片设备端10进行老化测试，提高了芯片老化测试设备60的空间利用率，提高了老化测试的效率。
50.其中，芯片老化测试设备60的温度范围为40摄氏度至150摄氏度。在一些实施例中，具体地，将芯片老化测试设备60的温度设置为80摄氏度或者125摄氏度。
51.可以理解的是，本实施例虽然给出了将芯片老化测试设备60的温度设置为80摄氏度或者125摄氏度的例子，但这并不能对本技术实施例中芯片老化测试设备60的温度进行限制。当然，在其他实施例中，可以对芯片老化测试设备60的温度选择其他数值，例如100摄氏度等，芯片老化测试设备60的温度应满足在40摄氏度至150摄氏度的范围内。
52.老化测试的时间范围为1小时至100天。针对不同类型的芯片设备端10设置不同的老化测试时间。在一些实施例中，具体地，嵌入式多媒体存储卡的老化测试时间设置为30天
±
10天；通用闪存存储器的老化测试时间设置为45天
±
10天。
53.可以理解的是，本实施例虽然给出了嵌入式多媒体存储卡的老化测试时间设置为30天
±
10天的例子，但这并不能对本技术实施例中嵌入式多媒体存储卡的老化测试时间进行限制。当然，在其他实施例中，可以根据生产需求调整嵌入式多媒体存储卡的老化测试时间。
54.本实施例虽然给出了通用闪存存储器的老化测试时间设置为45天
±
10天的例子，但这并不能对本技术实施例中通用闪存存储器的老化测试时间进行限制。当然，在其他实施例中，可以根据生产需求调整通用闪存存储器的老化测试时间。
55.在老化测试过程中，芯片设备端10产生各项参数，并记录在老化测试日志中；老化测试日志即为log。老化测试日志包含了被测试的芯片设备端10的各种测试数据和参数，用于评估芯片在长时间使用过程中的性能稳定性和可靠性。
56.老化测试日志通常包括有温度和电压相关的日志、功耗相关的日志、性能相关的日志、故障相关的日志和数据相关的日志。
57.其中，温度和电压相关的日志记录了被测试芯片在老化测试过程中所处的温度和电压变化情况，以评估芯片在不同环境下的稳定性。
58.功耗相关的日志记录了被测试芯片在老化测试过程中的功耗，以评估芯片的能源消耗情况。
59.性能相关的日志记录了被测试芯片在老化测试过程中的性能参数，如时钟频率、存储器读写速度等，以评估芯片的性能稳定性。
60.故障相关的日志记录了被测试芯片在老化测试过程中出现的故障情况，如死机、重启等，以评估芯片的可靠性。
61.数据相关的日志记录了被测试芯片在老化测试过程中的数据变化情况，如存储器中的数据变化，以评估芯片的数据持久性和可靠性。
62.芯片设备端10将老化测试日志发送至主机端20，主机端20接收芯片设备端10所发送的老化测试日志。
63.芯片设备端10与主机端20之间通过数据线实现老化测试日志的数据传输。
64.例如，通过串口传输，串口可以连接主机和设备，并通过串口传输log信息。串口通常通过rs-232、rs-485、usb等接口连接。
65.通过网络传输，通过以太网、wi-fi等网络连接主机和设备，并通过网络传输log信息。
66.通过文件传输，芯片设备端10将老化测试日志记录在文件中，主机端20可以通过文件传输方式将日志文件取回。这种方式需要设备支持文件系统，并且需要芯片设备端10与主机端20之间有可靠的文件传输协议。
67.通过无线传输，通过蓝牙、nfc等无线连接方式实现芯片设备端10与主机端20之间的日志传输。这种方式可以在不需要物理接口的情况下进行日志传输，但需要芯片设备端10与主机端20都支持无线传输。
68.受限于芯片设备端10的类型和芯片设备端10需要放置到芯片老化测试设备60中，在该实施例中，采用串口传输的方式来实现老化测试日志的数据传输。
69.主机端20通过usb数据线50将老化测试日志转发至上位机30，上位机30通过usb数据线50接收主机端20所转发的老化测试日志。
70.上位机30与主机端20均支持usb协议。主机端20设有usb端口，上位机30设有usb驱动。
71.上位机30与主机端20通过usb数据线50连接之后；主机端20上电后，usb控制器开始工作，并发送一个复位信号到usb总线上；上位机30开始监听主机端20的usb端口的电压变化，当检测到电压变化，将信息反馈给主控制器有usb设备连接，确认已连接主机端20。
72.上位机30将usb总线上的主机端20设备进行枚举。上位机30在知道有usb设备接入后会发送一个get_port_status请求给hub以了解此次状态改变的确切含义。hub通过检测usb总线空闲(idle)时差分线的高低电压来判断所连接设备的速度类型，当host发来get_port_status请求时，hub就可以将此设备的速度类型信息回复给host。上位机30一旦得知主机端20已连上以后，它至少等待数百毫秒以使得插入操作的完成以及设备电源稳定工作。然后上位机30控制器就向hub发出一个set_port_feature请求让hub复位其管理的端口。hub通过驱动数据线到复位状态(d+和d-全为低电平)，并持续至少数十毫秒。上位机30发送一个setup命令的控制命令，请求主机端20发送设备描述符。主机端20接收到setup命令后，发送设备描述符、配置描述符等信息给上位机30。上位机30根据设备描述符和配置描述符等信息，确定主机端20的功能和传输类型。
73.上位机30发送一个控制命令，以请求数据传输。主机端20接收到控制命令后，在设备的缓冲区中存储老化测试日志，对老化测试日志进行处理并转化为具有usb格式的事务处理，将这些事务处理建立成事务列表，读取到事务列表并将事务转化为数据包，进而将缓冲区中的老化测试日志发送给上位机30。每个数据包都有一个包头，用来描述数据包的长度、类型等信息。
74.上位机30收到数据后，可以发送确认信号到主机端20，表明数据已收到。如果确认信号没有被接收到，则主机端20会认为数据没有传输成功，并会重发数据包。
75.传输完成后，主机端20向上位机30发送指令，请求结束会话，上位机30确认后关闭usb连接。
76.通过以上过程实现了上位机30与主机端20之间通过usb数据线50进行老化测试日志的数据传输。
77.参照图2，另外，上位机30按照以下方法存储老化测试日志：
78.步骤s400，获取老化测试日志的类型；
79.步骤s500，根据老化测试日志的类型对老化测试日志进行分类存储。
80.根据老化测试日志的类型将其分为温度和电压相关的日志、功耗相关的日志、性能相关的日志、故障相关的日志和数据相关的日志等多个类型。通过对老化测试日志进行分类存储，有利于后续的查找老化测试日志。
81.尽管已经示出和描述了本技术的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。
82.以上是对本技术的较佳实施进行了具体说明，但本技术并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：
1.一种基于usb传输的芯片设备端数据收集系统，其特征在于，包括上位机、主机端、芯片设备端；所述主机端与所述芯片设备端连接，所述上位机与所述主机端通过usb数据线连接；其中，所述芯片设备端放置到芯片老化测试设备中进行老化测试，所述芯片设备端将老化测试日志发送至所述主机端，所述主机端通过所述usb数据线将所述老化测试日志转发至所述上位机。2.根据权利要求1所述的一种基于usb传输的芯片设备端数据收集系统，其特征在于，所述芯片老化测试设备包括温控系统、电压控制系统、信号源和监控系统；所述温控系统用于使所述芯片设备端置于预设的温度环境，以模拟高温环境和低温环境对所述芯片设备端的影响；所述电压控制系统包括恒流电源和变压器，用于控制所述芯片设备端的电压，以模拟电压变化对所述芯片设备端的影响；所述信号源用于为所述芯片设备端提供不同频率和幅度的信号来进行性能测试和可靠性测试；所述监测系统包括多通道数据采集卡、示波器和频谱分析仪，所述监测系统用于实时监测所述芯片设备端的多项参数，以评估芯片在不同环境下的稳定性和可靠性。3.根据权利要求2所述的一种基于usb传输的芯片设备端数据收集系统，其特征在于，所述监测系统安装有测试软件，所述监测系统用于通过所述测试软件为所述芯片设备端的老化测试提供测试程序和数据分析功能。4.根据权利要求1所述的一种基于usb传输的芯片设备端数据收集系统，其特征在于，所述上位机还用于获取所述老化测试日志的类型和根据所述老化测试日志的类型对所述老化测试日志进行分类存储。5.根据权利要求1所述的一种基于usb传输的芯片设备端数据收集系统，其特征在于，所述芯片设备端为嵌入式多媒体存储卡或通用闪存存储器。6.一种基于usb传输的芯片设备端数据收集方法，其特征在于，应用于数据收集系统，所述数据收集系统包括上位机、主机端、芯片设备端；所述主机端与所述芯片设备端连接，所述上位机与所述主机端通过usb数据线连接；所述数据收集方法包括：所述芯片设备端放置到芯片老化测试设备中进行老化测试；所述芯片设备端将老化测试日志发送至所述主机端，所述主机端接收所述芯片设备端所发送的所述老化测试日志；所述主机端通过所述usb数据线将所述老化测试日志转发至所述上位机，所述上位机通过所述usb数据线接收所述主机端所转发的所述老化测试日志。7.根据权利要求5所述的一种基于usb传输的芯片设备端数据收集方法，其特征在于，所述芯片老化测试设备的温度范围为40摄氏度至150摄氏度。8.根据权利要求5所述的一种基于usb传输的芯片设备端数据收集方法，其特征在于，所述老化测试的时间范围为1小时至100天。9.根据权利要求5所述的一种基于usb传输的芯片设备端数据收集方法，其特征在于，在所述主机端通过所述usb数据线将所述老化测试日志转发至所述上位机，所述上位机通过所述usb数据线接收所述主机端所转发的所述老化测试日志之后，所述数据收集方法还包括：
所述上位机获取所述老化测试日志的类型；所述上位机根据所述老化测试日志的类型对所述老化测试日志进行分类存储。10.根据权利要求5所述的一种基于usb传输的芯片设备端数据收集方法，其特征在于，所述芯片设备端为嵌入式多媒体存储卡或通用闪存存储器。

技术总结
本申请实施例提供了基于USB传输的芯片设备端数据收集系统和方法，其中系统包括上位机、主机端、芯片设备端；主机端与芯片设备端连接，上位机与主机端通过USB数据线连接；方法包括将芯片设备端放置到芯片老化测试设备中进行老化测试，芯片设备端将老化测试日志发送至主机端，主机端通过USB数据线将老化测试日志转发至上位机；提高了芯片老化测试设备的空间利用率，保证了USB数据线所传输的老化测试日志不失真，保证了老化测试结果的准确性。保证了老化测试结果的准确性。保证了老化测试结果的准确性。


技术研发人员：胡鸿源 贺乐 赖鼐 龚晖
受保护的技术使用者：深圳市晶存科技有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/9