An Efficient MAC Protocol for One-to-Many Wireless Communication Supporting HOY Test System

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研究生：	宋倬榮 Sung,Tso-Jung
論文名稱：	An Efficient MAC Protocol for One-to-Many Wireless Communication Supporting HOY Test System 支援后羿一對多無線測試系統之高效能MAC通訊協定設計
指導教授：	吳誠文 Wu,Cheng-Wen
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電機資訊學院 - 電機工程學系 Department of Electrical Engineering
論文出版年：	2008
畢業學年度：	97
語文別：	英文
論文頁數：	51
中文關鍵詞：	后羿、無線測試
外文關鍵詞：	HOY, MAC, Wireless test, Protocol
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現行的半導體設計越趨複雜，伴隨著製程技術的進步，導致自動測試機台已經漸漸無法負擔其所需要的針腳數目、高速度和時間準確性的要求，也使得測試成本一直居高不下。針對此一問題，清大電機可靠運算實驗室 (NTHU LaRC)，提出了后羿無線測試系統 (HOY Wireless Test System) 的概念。后羿使用無線通訊的
方式，搭配內建自我測試電路 (Built□Self Self Test ) ，期望以非接觸的測試方式取代現行的自動測試機台，並使測試成本大幅降低。基於實現平行測試的目標，此實驗室提出了一個適用於一個測試頭對多個待測物的 MAC 通訊協定 (Stable Performance Under Large Population MAC)。此通訊協定在待測物數量很多的情況下，仍然可以保持穩定的效能。儘管如此，當測試端從個別待測物收回測試資料時，為了避免封包碰撞而造成封包損壞的情況，一對一的輪詢 (Polling) 仍然是不可省略且極為耗時的一個步驟。
另外，在高度使用內建測試電路的情況下，測試結果可用一個位元來表示。在原有的通訊協定下，要取得此一位元的測試結
果必需要經過三個步驟，相當的耗費測試時間。
針對上述的問題和測試環境，我們在此提出了兩個改良的方法，讓使用者在做測試排程時有更多有效率的選擇。第一個方法讓使用者可以同時搜尋待測物之識別碼和接收測試結果，在得知個別待測物的需求下，原來一對一輪詢的步驟可以被省略。第二個方法利用無線通訊的特性，將大部分在原來輪詢方法中在訊框(frame) 裡所需要的識別欄位以廣播的方式送出，並用改良過後長度較短之訊框來執行測試端和待測物端的資料交換，使通訊時間大幅的縮短。我們將所提出的
通訊協定分別以硬體實做和軟體模擬兩種方式來進行實驗，實驗結果發現當待測物數量很大的情況下，所提出的方法確實可以大幅的減少測試的傳輸時間，而額外所需的硬體支出則非常有限。

Abstract i
Introduction 1
1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Proposed Method and Target Issue Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3 Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Overview of HOYWireless Test System 4
1 HOY Test Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 HOY Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1 Tester Part . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 DUT Part . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
MAC protocol for HOYWireless Tester under Large Population 7
1 Assumptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2 Test Initialization (TI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 NACK Based Reliable Multicast (NBRM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4 Polling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Modiﬁed MAC for Efﬁcient Transmission 14
1 Test Initialization with Test Result Attached . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.1 The Original Method to Get the Test Result . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.2 The Modiﬁed Method- TI with Test Result Attached . . . . . . . . . . . . 14
2 Two Phase Polling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Design of Modiﬁed MAC Circuit and Veriﬁcation 20
1 Implementation of DUT MAC Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.1 RX Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.2 Process Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.3 TX Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.4 Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2 FPGA Veriﬁcation with Wireless Communication Environment . . . . . . . . . . 28
2.1 Tester Part . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2 DUT Part . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Simulation Results 34
1 Simulation Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.1 SystemC Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2 Simulation Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1 TI with Test Result Attached . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.2 Two Phase Polling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3 Performance Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.1 Test Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.2 NACK Based Reliable Mulitcast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3 Polling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.4 TI with Test Result Attached . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.5 Two Phase Polling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Conclusion and Future Work 48
1 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2 Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

                                

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[2] C.-W.Wu, C.-T. Huang, S.-Y. Huang, P.-C. Huang, T.-Y. Chang, and Y.-T. Hsing, “The HOY
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[4] J.-J. Liou, C.-T. Huang, C.-W.Wu, C.-C. Tien, C.-H.Wang, H.-P.Ma, Y.-Y. Chen, Y.-C. Hsu,
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[5] T.-W. Ko, Y.-T. Hsing, C.-W. Wu, and C.-T. Huang, “Stable performance MAC protocol for
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multiple-access systems”, IEEE Trans. on Communications, vol. 36, no. 3, pp. 263–271,
Mar. 1988.

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全文公開日期本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)

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