高性能数据采集系统芯片LM12H458及其应用

关键词： 显卡 评测 处理器 数据

高性能数据采集系统芯片LM12H458及其应用（精选4篇）

篇1：高性能数据采集系统芯片LM12H458及其应用

高性能数据采集系统芯片LM12H458及其应用

摘要：LM12H458是美国NS公司生产的8通道数据采集系统芯片，它精度高、转换迅速、数据传输快、集成度高、单电源供电、外围接口简单。LM12H458内含可用来存储转换结果的32字的FIFO和存储指令的8字RAM。文中介绍了LM12H458的工作原理、引脚功能和具体应用电路。

关键词：A/D转换;数据采集系统(DAS);LM12H458

1概述

LM12H458是高集成度的数据采集系统?DAS?芯片，它将采样保持、A/D转换集成在一块芯片内，从而大大减少了外围电路的设计。其8路模拟信号输入既可作为单端输入，又可两两组成差分输入。器件内部提供的一个2.5V参考电压、8×48bit指令RAM和32×16bit的FIFO大大减小了微处理器的负担。LM12H458的工作电压为3～5.5V，功耗小于34mW，待命模式下的功耗只有50μW。此外，LM12H458还有如下主要性能：

●有三种工作模式：分别为带符号的13位模式、带符号的9位模式和看门狗模式;

●有8个模拟信号输入通道，模拟信号可单端输入，也可差分输入;

●内置采样保持和2.5V参考电压;

●内含32×16bit的FIFO;

●采样时间和转换速率可编程;

●具有自校准和诊断模式;

●带有8位或16位数据总线。

2引脚功能和功能说明

LM12H458的引脚功能如表1所列。图1为其内部功能框图。LM12H458是一个多功能数据采集系统，其内部的电荷重分配ADC采用电容梯形网络代替普通的电阻梯形网络，并使用逐步逼近寄存器的DAC使VREF-和VREF+之间产生一个中间电压，该电压与输入的采样电压相比较可产生数字输出的每一位，中间电压的个数和比较的次数对应于ADC的分辨率，通过校准ADC中的电容网络可校准数字输出的每一位精度。LM12H458有两种不同的校准模式：一种是补偿偏移电压或零误差，在该模式下只测量一次偏移误差，并依此建立修正系数;另一种为修正偏移误差和ADC线性误差，称为全校准。将该模式下的偏移误差测量八次，并取平均值即可建立修正系数。上述两种模式的修正系数被存贮在内部的偏移修正寄存器中。LM12H458的线性修正是通过修正内部DAC的失配电容获得的，在LM12H458内部ROM中存有校准算法，可对每一个电容校准8次并取平均值，从而产生线性修正系数。一旦校准后，内部算术逻辑单元(ALU)即可使用偏移误差修正系数和线性修正系数来修正每一次的转换结果。看门狗模式用于监控单端输入或差分输入信号的幅值。每个采样信号都有上下两个门限，输入信号高于或低于某一门限值都会产生中断。

表1LM12H458的脚符号及功能

引脚号符号功能1，12VA+，VD+模拟电源和数字电源2～11，13～18D0～D15双向数据总线，总线宽度由BW决定。BW=1，总线宽度为8bit，BW=0，总线宽度16bit19RD读信号输入20WR写信号输入21CS片选输入22WR地址锁存，用于总线复用的系统中23ALE外部时钟输入，频率范围为0.05MHz～10MHz24～28A0～A4地址线29SYNC同步输入/输出，当配置寄存器的“I/O选择”位清零时，SYNC为输入;而当“I/O选择”位置为1时，SYNC为输出。30BW总线宽度设定位，BW=1时，总线宽度为8bit，BW=0时，总线宽度为16bit31INT中断输出，低电平有效32DMARQDMA请求输出，高电平有效33GND接地34～41IN0～IN7模拟信号输入通道42VREF-负参考电压输入，电压范围为0～VREF-43VREF+正参考电压输入，电压范围0～VA+44VREFOUT内部2.5V参考电压输出

LM12H458是一个多功能数据采集系统，内部有28个16bit的寄存器，各个寄存器的功能如下：

配置寄存器是DAS的控制中心，可用于控制序列器的启动和停止、复位RAM指针和标志、设置待命状态、校准偏移和线性误差、选择RAM区等。

指令RAM分为三个区：指令区、门限1区、门限2区。每一条指令(48bit=3X16bit)分散在三个16比特字宽的RAM区中，三个区的选择可由配置寄存器2bit的RAM指针来控制。指令区可设置通道的选择、工作模式、采样时间和循环位。其它两个区用于设置上下门限值。DAS可从指令0连续执行所有设置的指令，执行的最后一条指令的循环位为1时，再返回到指令0。指令执行期间，微处理器不能访问指令RAM，只有处理器终止指令循环后才可访问。

FIFO为只读寄存器，可用于存储转换结果。

中断使能寄存器可使用户激活8个中断源，该寄存器的高字节与中断1、2有关。

图2LM12H458与80C51的接口电路

中断状态寄存器和门限状态寄存器用于指示DAS中断源和输入信号是否超过上门限或下门限。

定时寄存器用于设置指令执行前的等待时间。而指令寄存器的bit9可使能或禁止插入等待时间。

LM12H458有8个中断源，各中断具有同等的优先级别，中断使能寄存器可使能或禁止相应的中断，当发生中断时，中断状态寄存器相应的位置1。各个中断对应的`功能如下：

●INT0：模拟输入信号在规定的门限值以外产生中断。

●INT1：序列发生器执行到某条指令时，该指令地址等于中断使能寄存器中bit8～bit10设定的值时，产生中断。

●INT2：A/D转换的结果保存在FIFO，当FIFO中转换结果的个数等于中断使能寄存器比特11～15中设定的值时，产生中断。

●INT3：完成单次采样自动校准后产生中断。

●INT4：完成一次完整的自校准后产生中断。

●INT5：执行时，指令暂停位为1时产生中断。

●INT6：电源指示中断，当芯片供电电压小于4V时，产生中断。

●INT7：在从等待模式返回10ms后产生中断。

图3编程流程图

3应用

3.1硬件电路设计

LM12H458灵活的总线接口简化了与多种微处理器的接口，它既可与8位处理器相连，又可方便地与16位微处理器相连。图2为AT89C51与DAS的接口电路图。该电路采用全地址译码方式来产生DAS的片选信号CS，其DAS映射的地址空间为0000-001F，数据总线宽度为8bit。图中的74HC373用于锁存低8位地址，而8bit幅度比较器则可用来对高8位地址进行译码，通过比较地址与地址范围所选择的输入逻辑可产生U5(74HC138)的选通信号，74HC138的Y0可作为DAS的片选信号。DAS的INT端口用于驱动AT80C51的中断INT0，同时它还允许DAS请求中断服务。

3.2软件编程

LM12H458虽然应用灵活、广泛，但基本的工作流程不变，图3为其典型的编程流程。在处理器初始化后，应向DAS写入合适的指令以初始化DAS，以便设置采样时间、工作模式、通道选择等。完成一次全校准需要4944个时钟周期，若设置中断使能，校准后应产生中断以通知微处理器。全校准会影响DAS的内部标志和指针，从而影响指令的执行。因此校准后必须复位。将配置寄存器的bit0设置为1可启动序列器。流程图中的p表示用户定义的不同工作模式。图3(a)为DAS的初始化和序列器的启动流程，图3(b)为中断服务例程。当进入中断服务后，配置寄存器的bit0应清零以停止A/D转换，然后处理中断事务。

4结论

LM12H458数据采集系统芯片功能强大、应用灵活，可广泛用于数据记录、测量仪器、惯性制导、过程控制、能源消耗管理等方面。由于篇幅所限，本文仅作简单介绍，有关LM12H458的详细技术资料可在NationalSemiconductor的网站上获得。笔者已将LM12H458用于PI网络石英晶体元件的测试系统中。使用证明：LM12H458的转换精度很高，而且工作稳定可靠。

篇2：高性能数据采集系统芯片LM12H458及其应用

1 全电视信号简介[1]

黑白全电视信号由图象信号、复合同步信号和复合消隐信号组合而成。我国电视标准规定:每秒传送25幅图像,以隔行扫描方式重现图像,每场扫描312.5行,一幅图像分两场传送。行频为15625Hz,场频为50Hz,行扫描正程时间为52μs,行逆程时间为12μs,行周期为64μs;场扫描正程时间为18.4ms,场逆程时间为1.6ms,场周期为20ms。

在全电视信号中,各合成信号的电平关系是以同步信号电平为100%,黑电平为75%,白电平为0,其他亮度的电平介于0～75%之间,随图像内容变化(以同步信号的幅值电平为100%,则黑色电平和消隐电平的相对幅度为75%;白色电平相对幅度为10%-12.5%;图像信号电平介于白色电平和黑色电平之间)。

2 LM1881简介

2.1 LM1881特点与引脚图

LM1881是美国国家半导体公司生产的一款专门用于分离复合视频信号的同步视频分离芯片,它能够从标准PAL、NTSC、SECAM制式的视频信号中提取出行同步、场同步、奇/偶场等同步信号。在数据采集过程中可以根据这些同步信号来控制视频信号的采集。LM1881同其他分离芯片相比具有如下的特点[2]:(1)含交流成分的复合视频信号输入;(2)输入阻抗大于10kΩ;(3)消耗电流小于10mA;(4)行同步和场同步信号输出;(5)奇/偶场信号输出;(6)脉冲选通/后沿输出;(7)行扫描频率可达150Hz;(8)边沿触发场输出。

LM1881引脚连接图如图1所示。其中引脚2为摄像头的视频信号输入,引脚1为行同步信号输出,它是一小段低电平,表示一行信号的到来。利用此信号可以控制行的采集。引脚3为场同步信号输出,场同步信号是换场的标志,通过检测该引脚来控制场的采集。引脚7为奇/偶场信号,当该引脚从低到高表示奇场信号的到来,从高到低时表示偶场信号的到来。引脚8为电源端,5～12V电源均可。本系统采用5V供电。引脚4为地。引脚5可以悬空。

2.2 CCD接口设计

2.2.1 CCD的工作原理

这里的CCD实际上是指镜头、CCD传感器芯片、外围电路组成的摄像头模块。它的整个的工作原理是[3]:镜头负责图像行扫描,由CCD传感器芯片负责将扫描到的灰度图像转换成电压,最后通过外围电路将该视频电压输出。对于PAL制式的视频信号,扫描频率为50Hz,即每秒钟扫描输出50帧图像信号,分为奇、偶场。每场包括312.5行。这里的扫描是隔行扫描,同时在输出一行图像信息后会出现一小段低脉冲,称为“行同步脉冲”,主要作为换行的标志,即表示该脉冲过后输出的是新一行的视频电压信号,直到一场图像扫描完。此时,会输出一段约为1.61ms的低脉冲,称为“场消隐”,在场消隐中有一个宽度最长(约为260μs)的低脉冲,称为“场同步脉冲”,它是换场的标志,表示新的一场要开始了。“视频电压信号”和“行同步脉冲”如图2所示。“场消隐和场同步信号”如图3所示(其中场同步已经分离出来)。

2.2.2 采集接口电路设计

视频信号进行采集,如何提取出图像信号中的行同步脉冲、消隐脉冲和场同步脉冲等信息是最关键的问题。可以采用两种可行的方法:一种方法是直接通过单片机的A/D直接采集,然后根据视频图像信号的特点,通过设定不同的电压范围来提取这些同步信号(因为行同步脉冲、消隐脉冲或场同步脉冲信号的电平低于这些脉冲以外摄像头信号的电平),另一种方法是给单片机配以合适的外围芯片,通过专用的视频分离芯片,将摄像头信号中的行同步脉冲、消隐脉冲和场同步脉冲提取出来供单片机作控制之用。这里采用的外围芯片是LM1881,它是专用的视频同步分离芯片。能够准确、清晰地分离出各种同步信息。其硬件电路图如图4所示[2]。

LM1881引脚2为视频信号输入端,将摄像头信号接到该引脚,同时该信号也接到S12单片机的AD转换接口(选AD1)通过该芯片后,摄像头信号就被分离出三种同步信号:行同步脉冲信号、场同步脉冲信号、奇偶场同步信号,分别从LM1881的引脚1、引脚3和引脚7输出,由LM1881的引脚1引出的行同步信号接到S12单片机的外中断引脚上,可以用场同步脉冲信号判断图像是否换场,也可以用奇偶场同步信号判断,这里使用奇偶场同步信号,故将LM1881的引脚7连接到S12的通用I/O口(这里选择PB1)。

当单片机外中断引脚出现低电平时,CPU产生硬中断,在中断服务子程序中启动AD的转换采集。通过判断单片机的PB1口电平的高低,获得图像场信息,配合行同步信息,完成图像的采集。

3 软件设计

3.1 图像采集频率的确定

A/D采样频率的大小决定了横向分辨能力的高低,A/D采样频率过低可能会造成黑线漏检,而通过总线频率分频以后可以得到AD时钟频率,公式如下[4]:

由于A/D预分频系数最小为1,S12在未超频时系统总线频率为8MHz,所以A/D时钟频率最高为2MHz,即AD转换时间在不超频的情况下最短为7μs,对于分辨率为320线的摄像头,则单行视频信号持续的时间约为20ms/320=62.5μs,AD对单行视频信号采样的点数将不超过9个。显然对于线宽仅仅25mm黑线来说,黑线完全可能被漏检。这对巡线定位是不够的。故需要提高图像采集的频率,根据单片机的总线频率可以最高超频到40MHz,这里决定将单片机系统超频至32MHz,通过这种方式将AD时钟提高到16MHz,这样一行最多可以采集70多个点。完全能够满足巡线要求。

3.2 视频图像采集过程

图像采集的整个过程主要由视频同步信息来控制。一行图像的采集通过外部中断实现,一场图像的采集通过通用输入/输出口查询实现。采集过程:首先系统初始化,然后单片机查询奇偶场输入引脚,等待该奇偶场信号的到来,当一场信号到来时,该引脚电平会有一个跳变。此时,系统做好对新一场图像采集的准备。由于在两场信号中间是场消隐区,奇偶场同步信号到来时,实际上还处于消隐区,故需要等待一段时间才是真正的视频信号,所以在采集时要跳过这段消隐区,可通过延时或利用行计数的方法实现。待场消隐消失后,等待单片机IRQ引脚上电平变化,一旦IRQ负脉冲信号到来,CPU将立即产生中断,在中断服务子程序中启动A/D,从而完成一行图像的采集。采集完成后等待需要采集的下一行,直至一场图像采集完成,在采集过程中的空闲时间完成图像数据的处理等任务。

3.3 图像采集程序流程图

图像采集程序流程图如图5所示。

由于图像采集是用在路径识别系统中的,分析赛道的形状特点,检测小车前方一段路径参数,只需得到中心线上3～5个点的位置信息就可估算出路径参数,如位置、方向、曲率等[2]。而对于中心线位置,由于黑线很窄,故需要更多的点方能采集完整,即横向要求分辨率要高。

本系统决定每隔10行采集一行,一场图像共计采集30行,每行采集50个点。故可以采集到30×50分辨率的帧图像数据。这样可以有效地检测出路径参数。在图像采集的空闲时间,完成采集数据的存储以及运动控制。

4 结束语

本文就同步视频分离芯片LM1881在数据采集系统中应用展开分析,讨论了如何利用LM1881设计图像采集系统,相对于其他方法,采用专门的视频分离芯片是系统电路更简洁,软件处理更方便。

参考文献

[1]俞斯乐.电视原理[M].北京:国防工业出版社,2007:40-55.

[2]LM1881datashee[tEB/OL].http://www.national.com.

[3]卓晴,黄开胜,邵贝贝,等.学做智能车[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007:185-190,36.

篇3：高性能数据采集系统芯片LM12H458及其应用

[关键词] 芯片制造 质量控制 SPC

[中图分类号] TN406 TP399 [文献标识码] A [文章编号] 1674-2583（2014）03-0026-07

1 统计过程控制SPC

统计过程控制SPC（Statistical Process Control）是基于统计理论的技术和方法，通过对生产过程中的工序参数质量数据进行计算描图，实现对工序过程稳定性的监控和预测，从而达到发现异常、及时改进、减少波动、保证过程稳定、产品总体质量稳定可靠的目的。所以SPC可以提高过程的稳定性，降低不合格品率，降低成本，提高企业的经济效益。

SPC控制图的预防原理：应用SPC对检测数据进行统计分析能够区分生产过程中的正常波动与异常波动，及时预警，提醒生产人员采取措施消除异常，从而保证产品质量特性的一致和稳定。对异常波动的及时预警是SPC的最大特点，它能够在异常因素刚一露出苗头，尚未造成不合格品之前就能及时发现，指导技术人员采取措施，消除异常。这样，便极大地减少不合格品的产生，保证生产顺畅进行，从而提高生产率。可以在这种趋势造成不合格品之前就采取措施加以消除，从而实现SPC的预防作用。

在生产监控现场，更多的情况是控制图显示异常，表明异因已经发生，这时要严格贯彻过程质量控制的原则：查出异因，采取措施，保证消除，不再出现，纳入标准。每贯彻一次这个原则，即经过一次这样的循环就消除一个异因，使它不再出现，从而起到保证过程稳定一致的作用。由于异因有限，经过有限次的循环后，最终可以达到在过程中只存在偶因而不存在异因。

ISO9001-2000提出关于质量管理的原则，对于质量管理实践具有深刻的指导意义。其中，过程方法、基于事实的决策原则都和SPC有着密切的联系。以什么样的方法来对过程进行控制？以什么样的手段来保证管理决策的及时性和可靠性？是管理者考虑最多的问题。SPC的运用是对按ISO9001标准建立的质量管理体系的有力支持。

2 建立芯片制造过程SPC系统

2.1 系统构成

芯片制造过程SPC系统以客户/服务器结构（C/S结构）为基础模型，包括数据库服务器、数据采集/监控站点、SPC监控分析站点、SPC监控查询站点、SPC异常报警装置、基于浏览/服务器B/S结构的远程质量查询站点、SPC控制图异常回馈等部分组成。

2.2 功能构成

2.2.1 工程师权限构成

系统软件对操作权限进行详细的划分，严格细致的权限管理使系统的安全性得到充分保证。每个工程师的权限包括系统功能操作权限、产品/工序查询权限、采集计划使用权限三部分。根据工程师的工作内容、职务划分而做适当的权限设置，充分保证软件系统和数据的安全和高效运行。

2.2.2 工艺版本属性工程师自定义

软件系统采用视窗软件常用的树形结构来保存“工艺版本”的属性定义。可以根据生产线的组织结构来自由定义“工艺版本”的“路径”，路径层次的深浅随意延伸。树形结构弥补表格式结构中属性项目数量固定、名称固定的缺陷。

2.2.3 质量特性定义

在质量特性的属性定义时，工程师不仅可以定义它的规格类型及数值，还可以定义控制图、数值精度、样本大小、控制线计算方法、与特性参数关联的标签项目、控制图判异准则等内容。这些项目都是在SPC工序监控过程中要用到的。

2.2.4 两种可并发的数据采集方式

软件系统提供两种可并发的数据采集方式。一种是从制造控制系统中采集的量测数据自动转入，另一种是由检测人员得到量测数据后键盘录入。不管由那种途径采集到的量测数据都要存入SPC数据库中，同时进行控制图描点判异及相关统计参数的计算。数据自动采集由接口软件在后台读取数据，数据准确及时，是SPC工序控制的主要和最佳方式。键盘输入只是一种补充。

2.2.5 判异准则内容可自定义

软件系统中的控制图判异准则的详细内容由工程师根据情况自定义。在判异准则管理树中，系统给出8个判异准则大类和一些通用的判异准则条款。工程师要使用一些特殊的判异准则条款，可以自定义具体内容。比如在规则类“连续n个点中有m个点落在中心线同侧的B区以外”中，工程师可以根据实际定义n和m的取值，生成一个新的判异条款。

2.2.6 建立监控计划

软件系统中引入监控计划的概念。监控计划是一组相关联SPC的特性参数的集合。这些特性参数可由一台计算机完成数据采集，也可能是因为它们集中在一个测量检验台上，或许它们是一道工序、一种产品或一台设备上的一组特性参数。把它们集中在一个监控计划中，便于工程师同时采集数据、监控观察它们的控制图变化情况进而掌握工序的运行状态、产品的质量状况。一个监控计划应该赋予一个工序监控站点。

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2.2.7 实现实时SPC监控

参数监控界面在标准状态下，系统同时显示当前特性参数的控制图、键盘录入格式、统计参数、特性参数路径等内容。还可以通过点击功能按钮以表格形式显示当前控制图对应的质量数据。还可以任意切换其它控制图，选择“属性”项设置控制图的显示风格，如控制图点的形状、大小、颜色，显示或隐含规格线、合理控制线等。

2.2.8 控制图功能

软件系统在现场实时监控中提供十几种控制或监视图表。把带有稳定控制线的图表称为控制图，而不带控制线的图表称做监视图。计量型图表有均值-极差图（Xbar-R图）、中位数-极差图（Xmed-R图）、均值-标准差图（Xbar-S图）、单值-移动极差图（X-MR图）、运行图（Run 图）、预控图（Pre-control图）、EWMA图、直方图等；计数型控制图有不合格品率图（p图）、不合格品数图（Pn图）、合格品率图（q图）、合格品数图（Qn图）、单位缺陷数图（u图）、缺陷数图（c图）等。针对计数型参数还提供DPMO/DPTO（百万机会缺陷数/千次机会缺陷数）分析图。在监控过程中，工程师还可以随时查看原因、措施、备注排列图。丰富多样的图表可以帮助工程师从不同视角去监控过程状态，充分发挥不同图表的各自优势，及时发现问题分析问题。

为了提供更充分的过程质量信息，除了直观的统计图表外，软件还同步提供大量统计参数值（在监控界面的最下方）。这些参数包括：总体均值（μ）、总体标准差（σ）、工序能力指数统计参数（3σ时：Cp、Cpu、Cpl、Cpk、 Cr；4σ时：Cm、Cpm、Cpkm；1σ时：、Zu、ZL、Zmin）、 样本均值（μS）、样本标准差（S）、工序性能指数统计参数（3σ时：Pp、Ppu、Ppl、Ppk、Pr；4σ时：Pm、Ppm、Ppkm；1σ时：、PZu、PZL、pZmin）、直方图偏斜指数（Skewness）和陡度指数（Kurtosis）。偏斜系数表示样本分布直方图的对称情况。如果分布对称，则偏斜系数为0。正数表示直方图右边拖有长尾巴，负数则表示直方图左边拖有长尾巴。陡度系数是直方图分布的陡峭（或扁平）程度指标。在正常情况下其值为0，正数表示直方图尖峭、双肩较薄；负数则表示直方图相对扁平、跨度较大。

Cpk和Ppk是最常用的两个统计指数。过程能力指数Cpk给出的是过程的固有能力，过程固有的能够满足标准与规范的能力。过程性能指数Ppk给出的是根据采集到的数据对当前过程性能的估计。过程能力指数运用的是总体参数均值m和标准差s。过程性能指数用的是样本统计量，即样本均值X和样本标准差S。过程能力指数只有在已经判定过程处于稳态以后才可以通过计算得到；过程性能指数则无此要求，可以随时反应实时过程的性能。

2.2.9 异常提示报警

软件系统提供多种控制图异常报警方式。在监控界面上，控制图稳定时参数点显示为绿色，出现异常时，则控制图参数点显示为红色。点击参数点可以查看异常的类型信息，在该界面上可以向手机发送短消息寻求帮助。还可以提供SPC监控状态显示板、监控状态警示灯和蜂鸣器等硬件报警设施。在SPC监控状态 LED显示板上，可以显示一些经过计算的统计参数值，如参数均值、标准差、Cpk、控制图状态等信息。监控状态指示灯则一般设置三种颜色，绿色表示工序参数稳定，黄色表示控制图异常警告，红色则表示控制图参数点超出界域，异常情况加剧。

2.2.10 工序质量分析方便追溯

软件系统把数据库技术引入到SPC过程质量控制系统中，使原始数据记录的检索和分析变得异常快捷方便。由于分布式数据库的海量存储能力，使积累的原始数据记录可以达到尽可能丰富、全面、详细的地步。为多角度全方位的质量分析诊断提供可能。由于记录信息的足够详细，使质量问题追溯变得有据可查。

2.2.11 质量数据查询和作图功能

软件系统提供原始数据查询浏览功能。为满足依据产品的附属标签信息的查询、浏览质量特性数据的要求。可以按用户要求的定义保存查询条件，方便下次直接打开执行。还可以对这些查询条件下的数据做控制图，可对历史控制图做进一步分析。

2.2.12 特别监控

软件系统为专门的管理人员提供宏观掌握生产线过程质量控制情况的功能模块。通过预设配置可以看到各质量监控点发生的控制图异常情况。点击产品的特性参数，则可以看到包括异常点在内的一段控制图。再通过点击控制图上的红色异常点，还可以进一步看到异常点的详细内容及异常原因、纠正措施等辅助信息。

2.2.13 功能专业的统计分析工具

软件系统对历史数据可做进一步、更全面的检查分析，专为质量工程师提供分析工具包。它提供工序能力及其变动分析、产品直通率分析、多参数对比分析、正态概率纸、DPMO转换表等六个专业分析工具。

（1）工序能力分析工具：利用工序能力分析工具，可以按产品/工序类选择一批特性参数计算它的Cpk，Ppk及产品/工序大类的平均值，并对工序能力进行简单评价，对生产线做一定范围内的工序能力分析。

（2）工序能力变动分析：可以选定一个产品的所有特性参数和分析时间区段、时间间隔周期，然后绘制工序能力指数Cpk的变化折线图。通过折线图的变化趋势可以了解各特性参数所对应加工环节的加工能力的变化情况。有的放矢地从各方面改进工序加工能力，提高整体工序能力，从而保证产品质量。

（3）产品直通率分析：一般情况下，最终用户的产成品都是经过多道工序加工形成的。每道工序或加工过程都有一个投入产出比例，称之为良品率。一个产品的直通率就是所有工序的良品率的乘积。通过产品的直通率分析，可以了解每个特性参数的良品率和该产品总的直通率。通过分析清楚地认识到产品加工过程中的薄弱环节和可改进空间。最终实现生产线整体良品率的提升。

（4）多参数对比分析：使用多参数对比分析功能，可以把同一产品的不同参数或不同产品的同一参数的数据描图进行对比分析，包括选择任何存在某种内在或外在联系的两个或多个特性参数进行对比分析。从而很容易发现这些参数波动的差异特征或关联特性，帮助改进过程质量，提高产品性能指标。作图区最多可同时选择6个参数进行描图分析。图形种类、时间区段都可任意选择。

（5）正态概率纸：采用正态概率纸可以直观地判断一组数据是否服从正态分布。从概率纸上还可以得到正态分布参数均值和标准差。而且概率纸对小样本数据更适合。

（6）DPMO对比转换表：提供标准差Sigma、Cp、Cpk及百万分比Ppm之间的关系对应关系。也可以输入Sigma、Cp、Cpk三者之一计算其它参数值。

3 结论

在芯片制造过程SPC系统由上海贝岭研制并实施，SPC系统自动记录控制图的异常点，而异常原因和纠正措施则由现场工程师处理后登记到系统中，成为知识积累。

通过丰富强大的分析工具对这些信息进行处理，可以形成异常原因知识库，为未来可能出现的异常状态提供有效的质量改进方法和措施建议。从而帮助企业不断改进质量，提高产品的可靠性，保持优势的竞争力。及时发现过程异常是手段，促进不断改进质量才是目的。

篇4：高性能数据采集系统芯片LM12H458及其应用

你是否遇到过这些问题

英特尔在前不久推出了第七代酷睿处理器，可惜网上却查询不到部分型号的评测数据，很难将它们与老款处理器进行比对，也就无法让我们下定决心是否购入新品。

你看中的某款笔记本配备了NVIDIA或AMD最新的独立显卡，可惜网上没有评测数据，哪知道它的实际性能是高是低？

你新买了一款笔记本，但是感觉运行测试软件时的成绩总是偏低，如何才能知道得分是否正常？

如果你遇到过类似问题，通过一个网站就能找到答案。

一个网站包你打听

笔记本领域的处理器和显卡型号数不胜数，如果能有一个网站可以帮我们加以梳理，将处理器和显卡在不同测试软件、不同游戏中的实际表现统计成表……好消息是，http：//www.notebookcheck.net/就是这么一个网站。

进入这个网站后，点击“Benchmarks/Tech”选项卡（图1），就能进入评测数据的查询主页，其中“Mobile Processors”是查询X86处理器性能（包括台式机和笔记本），“Computer Games on Laptop Graphic Cards”是查询PC显卡（包括台式机和笔记本）在实际游戏中的表现，“Mobile Graphics Cards”是PC显卡的理论测试成绩，而“Smartphone Processor”和“Smartphone Graphic Cards”则是手机CPU和GPU的性能查询（图2）。

比如我们想知道酷睿i5-7200U位于什么档次，只需进入X86处理器性能查询界面，按“Ctrl+F”搜索“i5-7200U”就能准确定位（图3）。

通过结果可见，第七代酷睿i5-7200U在X86处理器中排行第140位，进一步证实了其性能已稳超过六代酷睿i7-6500U。可惜，受限于U系列较低的TDP，它的性能还是比不过第四代酷睿中的i5-4300M。

需要注意的是，国内的网络环境可能导致notebookcheck.net网站加载时间过慢，而“Benchmarks/Tech”选项卡中的芯片排行内容又太过繁杂，进一步延长了页面的加载时间。如果你对芯片的排行不感兴趣，则可通过“必应”按照“芯片型号+notebookcheck”关键字搜索，一般来说第一个结果就是你所需要的网址（图4）。之所以不用百度，是因为百度搜索的结果不太靠谱，可能需要翻几页后才能看到你所需要的网址信息。

实现芯片的“自我鉴定”

CFan在2016年22期的特别话题中曾介绍过温度墙和功耗墙，笔记本处理器/显卡芯片会因为撞上这两堵墙而被迫降频，从而影响实际性能的发挥。问题是，在没有对比的情况下，我们怎么知道自己的笔记本有没有“撞墙”？将上面的查询方法扩展一下，我们就能得到这个答案。

还是以酷睿i5-7200U为例，在notebookcheck.net的单品查询界面我们可以看到各种评测软件的具体得分。需要注意的是，每项测试的分数都包含三项：最低分数、平均分数和最高分数（图5）。按照功耗墙和温度墙的理论，如果某款笔记本的跑分数据低于平均分数，就足以说明它比较容易撞墙；如果笔记本跑分高于平均分数，那就证明不易撞墙，处理器基本都能处于满血运行的状态。

此时，我们可以对自己的笔记本进行跑分测试（图6），通过结果和平均分的比对，就能实现自我鉴定了。

能玩什么游戏早知道

对喜欢玩游戏但预算又不够充裕的用户而言，最头痛的问题就是这点钱买什么型号的笔记本才能流畅运行XX游戏？

这个问题的答案同样可以借助notebookcheck.net得以查询。比如，当你的预算只能买到武装GTX960M独显的笔记本时，只需在必应中搜索“GTX960M+notebookcheck”进入该独显的单品页面。

将对比项目往下拉，就能看到该显卡在热门3D游戏中的实际表现（图7）。当然，这个帧数也是取自平均值，只要笔记本的散热不太差，独立显卡型号相同，哪怕处理器规格稍弱一点，在游戏中的实际表现也不会和notebookcheck.net给出的平均帧数相差太远。

根据统计结果，GTX960M可以在1080P高画质下以超过36fps的平均帧数玩《泰坦陨落2》和《战地》，但如果碰到《黑手党3》，哪怕将画面调到720P也难以流畅运行。当你有了这些资料在手时，如何在有限的预算中挑选最匹配的独立显卡也就不是问题了吧？