譚志宏+鄭戊午

摘 要： 針對(duì)某控制計(jì)算機(jī)CPU模塊的測(cè)試要求，集成及開發(fā)基于虛擬儀器的某控制計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。該測(cè)試系統(tǒng)研制針對(duì)某控制計(jì)算機(jī)CPU模塊大批量生產(chǎn)的測(cè)試和故障定位提供了有利工具，同時(shí)采用的適配器結(jié)構(gòu)充分地利用了VXI測(cè)試平臺(tái)的可擴(kuò)展性，可根據(jù)用戶需要擴(kuò)展測(cè)試資源，增加測(cè)試系統(tǒng)功能，提高測(cè)試系統(tǒng)通用性。

關(guān)鍵詞： VXI； LabWindows/CVI； 測(cè)試接口； 虛擬儀器

中圖分類號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）14?0088?05

Design of virtual instrument based automatic testing system for digital control computer CPU module

TAN Zhi?hong， ZHENG Wu?wu

（Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute， AVIC， Xian 710065， China）

Abstract： Aim at testing requirements of a control computer CPU module， the virtual instrument based testing system for the control computer was developed and integrated. The development of the testing system provide a beneficial tool for quantity production and fault diagnosis. The adapter structure adopted in the testing system makes use of expandability of VXI testing platform， which can expand test resources according to the customers demand， enhance the function of the testing systen and improve the universality of the testing system.

Keywords： VXI； LabWindows/CVI； testing interface； virtual instrument

0 引 言

CPU模塊是控制計(jì)算機(jī)核心部件，是整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)處理與控制中心。它擔(dān)當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)的任務(wù)管理、控制律計(jì)算等重要任務(wù)。當(dāng)多個(gè)項(xiàng)目控制計(jì)算機(jī)CPU模塊處于大批量生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)廠家需要對(duì)其性能和功能進(jìn)行離線測(cè)試，驗(yàn)證是否滿足產(chǎn)品交付指標(biāo)要求。同時(shí)，根據(jù)武器裝備三級(jí)維修體制的劃分，生產(chǎn)單位作為后方維護(hù)和維修單位[1]，需要承擔(dān)對(duì)多個(gè)型號(hào)控制計(jì)算機(jī)CPU模塊故障的內(nèi)場(chǎng)可更換部件的維修任務(wù)。因此當(dāng)處于批量生產(chǎn)階段時(shí)，則上述測(cè)試和維修任務(wù)快速增加，為了改善傳統(tǒng)的人員操作復(fù)雜，人工記錄數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的測(cè)試方法，提高多個(gè)項(xiàng)目控制計(jì)算機(jī)CPU模塊（以下簡(jiǎn)稱CPU模塊）生產(chǎn)、測(cè)試和維修效率，提高測(cè)試的可靠性，節(jié)省科研經(jīng)費(fèi)[2]，研制通用控制計(jì)算機(jī)CPU模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATS）是一項(xiàng)重要意義的工作。

通用控制計(jì)算機(jī)CPU模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATS）（以下簡(jiǎn)稱測(cè)試系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線上大批量生產(chǎn)多種CPU模塊的性能和功能測(cè)試；同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)故障模塊故障電路的準(zhǔn)確診斷和定位，便于對(duì)故障模塊的維修。

測(cè)試系統(tǒng)在操作人員極少參與的情況下，自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試序列執(zhí)行，處理數(shù)據(jù)，并以適當(dāng)方式顯示或輸出測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)[3]，具有良好的人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單；在測(cè)試過程中自動(dòng)執(zhí)行測(cè)試流程，自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)表，降低了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)人員的要求，提高了產(chǎn)品可靠性。

目前國外先進(jìn)的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)除了具備接口標(biāo)準(zhǔn)化，通用性強(qiáng)、系統(tǒng)模塊化等特點(diǎn)外，還大量采用虛擬儀器技術(shù)和組合儀器技術(shù)[4]。CPU模塊自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的架構(gòu)就采用了虛擬儀器技術(shù)[5]，虛擬儀器是以通用計(jì)算機(jī)為核心，根據(jù)用戶對(duì)儀器的設(shè)計(jì)定義，用軟件實(shí)現(xiàn)虛擬控制面板設(shè)計(jì)和測(cè)試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器是將現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)、設(shè)計(jì)軟件技術(shù)和高性能模塊化硬件結(jié)合在一起而建立的功能強(qiáng)大又靈活易變的儀器。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件僅僅是為了解決信號(hào)的輸入、輸出和調(diào)理，軟件才是整個(gè)儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵，用戶可以通過修改軟件，方便地改變、增減儀器系統(tǒng)的功能和規(guī)模。

測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要采用標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)VXI總線技術(shù)，把計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字接口技術(shù)和儀器測(cè)量技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，VXI總線系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

（1） 開放的多供貨商支持VXI總線標(biāo)準(zhǔn)使得開發(fā)人員在進(jìn)行測(cè)控系統(tǒng)集成時(shí)，可根據(jù)所實(shí)現(xiàn)的功能從眾多制造商的產(chǎn)品中自主選擇。標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)硬件使VXI用戶組建測(cè)試系統(tǒng)時(shí)效率更高，系統(tǒng)功能更強(qiáng)，靈活性更好，實(shí)用性更廣，針對(duì)性更強(qiáng)，應(yīng)用更方便。

（2） 標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與堅(jiān)固的設(shè)計(jì)、良好的電磁兼容性能，抗干擾性能強(qiáng)，使系統(tǒng)組件迅速、運(yùn)行穩(wěn)定、高度可靠。模塊可重復(fù)利用，因此系統(tǒng)的維護(hù)相對(duì)較為容易，升級(jí)簡(jiǎn)單，添加方便。

（3） 標(biāo)準(zhǔn)化的VXIplug&play軟件降低了系統(tǒng)的配置、編程和集成的難度，系統(tǒng)開發(fā)周期短。

由于VXIBUS規(guī)范是美國空軍的MATE（模塊化自動(dòng)測(cè)試設(shè)備）標(biāo)準(zhǔn)的一部分，符合測(cè)試模塊的通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化要求，模塊接口具有開放性，符合國際通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基于VXI總線的測(cè)試系統(tǒng)能夠滿足CPU模塊的測(cè)試需求，因此決定采用VXI總線測(cè)試設(shè)備。

1 測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)硬件平臺(tái)主要由系統(tǒng)控制器、VXI測(cè)試系統(tǒng)、程控電源、通用示波器和測(cè)試接口組成。測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖1所示。

圖1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

1.1 系統(tǒng)控制器

測(cè)試系統(tǒng)采用了靈活性高，速度快、成本低1394接口卡完成對(duì)VXI測(cè)試系統(tǒng)控制，通過1394接口把VXI測(cè)試系統(tǒng)與外部工控機(jī)平臺(tái)相連，工控機(jī)通過1394接口向VXI測(cè)試系統(tǒng)發(fā)送命令串，而總線控制模塊以透明的方式在VXI字符串協(xié)議和1394總線協(xié)議之間進(jìn)行翻譯。

測(cè)試系統(tǒng)采用儀器領(lǐng)域中通用性強(qiáng)、靈活性高、接口操作簡(jiǎn)單和成本低GPIB接口卡完成對(duì)程控電源和示波器的控制，通過GPIB接口把程控電源和示波器與外部工控機(jī)平臺(tái)相連，工控機(jī)通過GPIB接口向示波器和程控電源發(fā)送命令串，在示波器和程控電源內(nèi)部嵌入的GPIB控制模塊以透明方式完成命令翻譯，控制程控電源和示波器的操作。

1.2 VXI測(cè)試系統(tǒng)

在測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中VXI總線系統(tǒng)為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位，根據(jù)被測(cè)對(duì)象測(cè)試需求完成VXI測(cè)試系統(tǒng)資源的集成。測(cè)試系統(tǒng)集成采用VXI機(jī)箱，0槽控制器、數(shù)字測(cè)試子系統(tǒng)和I/O模塊。

（1） VXI機(jī)箱。選擇AGILENT公司生產(chǎn)的13槽C尺寸機(jī)箱 E8403A，其外形如圖2所示。其主要特性為：電源功率1 000 W；具有智能冷卻功能；具有高性能的背板，可以自動(dòng)配置中斷應(yīng)答和總線應(yīng)答信號(hào)線；適用于所有即插即用模塊。目前測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，占用了4個(gè)槽位，空余的槽為測(cè)試平臺(tái)的擴(kuò)充和功能完善提供了可能。

（2） 0槽控制器。0槽控制器模塊是VXI總線測(cè)試系統(tǒng)的核心。為配合數(shù)字測(cè)試子系統(tǒng)的使用，選取AGILENT公司生產(chǎn)的E8491B模塊。作為0槽控制器，E8491B模塊包括一個(gè)MODID寄存器和一個(gè)10 MHz時(shí)鐘源。具有觸發(fā)功能，可編程8路內(nèi)部TTL觸發(fā)信號(hào)，這些信號(hào)可通過機(jī)箱底板連接器送到機(jī)箱內(nèi)的其他模塊上。通過該模塊，外置工控機(jī)可以處理VXI主機(jī)箱內(nèi)的任何一個(gè)VXI模塊的中斷請(qǐng)求。

圖2 VXI主機(jī)箱E8403A

（3） 數(shù)字測(cè)試子系統(tǒng)。數(shù)字測(cè)試子系統(tǒng)采用是專為數(shù)字器件的功能測(cè)試而設(shè)計(jì)的VXI總線測(cè)試模塊。它可以測(cè)試多種TTL和CMOS接口信號(hào)。其工作原理如下：由數(shù)字測(cè)試子系統(tǒng)模擬CPU模塊的工作時(shí)序，對(duì)被測(cè)對(duì)象提供輸入激勵(lì)并采集響應(yīng)，通過對(duì)響應(yīng)信號(hào)的分析來完成對(duì)CPU模塊的測(cè)試。其測(cè)試接口如圖3所示，數(shù)字測(cè)試子系統(tǒng)向數(shù)字模塊提供的輸入激勵(lì)包括地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)及時(shí)鐘，采集的響應(yīng)包括數(shù)據(jù)及數(shù)字模塊的響應(yīng)信號(hào)。數(shù)字測(cè)試子系統(tǒng)由雙槽C尺寸的SR2510組成，SR2510模塊包括了時(shí)序和矢量控制、可配96數(shù)字I/O通道。本測(cè)試模塊配置64數(shù)字I/O通道。

（4） I/O模塊。VXI測(cè)試系統(tǒng)采用I/O模塊采用時(shí)AGILENT公司生產(chǎn)的E1458A模塊，該模塊為96通道數(shù)字I/O模塊，該模塊兼容TTL電平（0?5 V）和COMS電平，數(shù)字I/O模塊總線接口為VXI總線C尺寸模塊。

1.3 程控電源

程控電源為AGILENT公司生產(chǎn)E3631A，該電源為臺(tái)式電源配置有GPIB接口，通過GPIB總線與工控機(jī)連接，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件通過GPIB總線協(xié)議與程控電源進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。E3631A具有3路輸出， 該電源的技術(shù)指標(biāo)如下：電壓可調(diào)0～25 V/1 A；電壓可調(diào)0～-25 V/1 A；電壓可調(diào)0～6 V/5 A。

1.4 通用示波器

通用示波器采用TEX公司生產(chǎn)TDS3012系列示波器。該示波器主要技術(shù)指標(biāo)如下：具有雙通道數(shù)字示波器；帶寬可達(dá)350 MHz；采樣率可達(dá)1.25 Gb/s；具有GPIB接口。

該通用示波器為外置式產(chǎn)品，通過GPIB總線與工控機(jī)連接，測(cè)試系統(tǒng)軟件通過GPIB總線協(xié)議與通用示波器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

圖3 數(shù)字測(cè)試子系統(tǒng)測(cè)試接口示意圖

1.5 測(cè)試接口

測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)試接口設(shè)計(jì)采用了海量互聯(lián)結(jié)構(gòu)。形成對(duì)外統(tǒng)一的測(cè)試接口（主適配器），選用VPC公司的VXI互鎖接收機(jī)，作為信號(hào)連接適配器，提供測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試資源信號(hào)與被測(cè)對(duì)象之間的信號(hào)，更可靠、更高效和方便連接；提高了測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性、擴(kuò)展性和通用性。

由于不同被測(cè)對(duì)象對(duì)外連接器各不相同，根據(jù)被測(cè)對(duì)象特征，設(shè)計(jì)子適配器，這種方式實(shí)現(xiàn)了整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)資源的重復(fù)利用，提高了測(cè)試系統(tǒng)可擴(kuò)展性和通用性。子適配器與主適配器相連，實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)與CPU模塊之間的信號(hào)轉(zhuǎn)接。在子適配器頂面板上設(shè)計(jì)固定裝置，用以固定CPU模塊，同時(shí)設(shè)計(jì)了連接電纜接口，實(shí)現(xiàn)被測(cè)對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)連接。在子適配器中設(shè)計(jì)子適配器模塊，用于實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)資源的分配，測(cè)試信號(hào)的驅(qū)動(dòng)隔離和信號(hào)匹配。因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)象內(nèi)部的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)是對(duì)外開放的，所以測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象之間的這些信號(hào)經(jīng)過隔離。測(cè)試設(shè)備發(fā)送HOLD信號(hào)到被測(cè)試對(duì)象，得到被測(cè)試對(duì)象的響應(yīng)后，使能隔離電路，打開測(cè)試系統(tǒng)到被測(cè)試對(duì)象的信號(hào)通路。數(shù)據(jù)總線為雙向信號(hào)，數(shù)據(jù)總線的隔離方向由控制信號(hào)中讀/寫信號(hào)（RW）控制，因?yàn)镽W信號(hào)同時(shí)控制被測(cè)對(duì)象內(nèi)部數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)隔離電路方向，采用該信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)隔離電路信號(hào)方向，使子適配器模塊中的驅(qū)動(dòng)隔離電路和被測(cè)對(duì)象內(nèi)部驅(qū)動(dòng)隔離電路方向一致，避免數(shù)據(jù)總線發(fā)生沖突。

測(cè)量工具采用通用示波器，通用示波器配置兩個(gè)測(cè)量通道，所以子適配器模塊中包括多路選通電路，由測(cè)試設(shè)備發(fā)送通道選擇信號(hào)，控制多路選通電路實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU模塊接口信號(hào)的多選二，引入到示波器的兩個(gè)測(cè)量通道，進(jìn)行CPU模塊信號(hào)測(cè)量，記錄測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行分析。

2 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，測(cè)試軟件是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心部分，通過測(cè)試軟件控制實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)對(duì)被測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的處理，完成了CPU模塊的功能、性能的測(cè)試同時(shí)實(shí)現(xiàn)故障的診斷。測(cè)試系統(tǒng)軟件駐留在工控機(jī)上，控制測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試序列完成CPU模塊測(cè)試。測(cè)試軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，便于使用和維護(hù)。

2.1 開發(fā)軟件平臺(tái)

測(cè)試系統(tǒng)軟件基于LabWindows/CVI作為軟件平臺(tái)[6]，該平臺(tái)是美國NI公司開發(fā)的一款交互式C語言開發(fā)平臺(tái)，該軟件功能強(qiáng)大、使用靈活的C語言平臺(tái)用于數(shù)據(jù)采集分析和顯示測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)的結(jié)合起來，利用它的集成開發(fā)環(huán)境、交互式編程方法、函數(shù)面板和豐富的庫函數(shù)大大增強(qiáng)了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)設(shè)計(jì)人員編寫檢測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)試環(huán)境，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用軟件提供了一個(gè)理想的軟件開發(fā)環(huán)境。同時(shí)在VXI系統(tǒng)中采用的SR2500模塊和E1458A模塊的驅(qū)動(dòng)軟件兼容與LabWindows/CVI，在LabWindows/CVI提供儀器庫函數(shù)，簡(jiǎn)化了軟件開發(fā)的過程，提供了良好的VXI系統(tǒng)中測(cè)試模塊用戶界面。

2.2 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

該軟件完成的主要功能如下：硬件平臺(tái)模塊初始化；測(cè)試信號(hào)與硬件端口定義；測(cè)試序列定義；啟動(dòng)測(cè)試；對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行處理，得出測(cè)試結(jié)論；測(cè)試結(jié)果記錄或打印。測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)中，分為測(cè)試功能和設(shè)備自檢功能。在測(cè)試功能中依據(jù)測(cè)試要求，分為自動(dòng)測(cè)試和手動(dòng)測(cè)試，自動(dòng)測(cè)試用于生產(chǎn)模塊離線性能和功能的測(cè)試，手動(dòng)測(cè)試用于維修人員進(jìn)行故障模塊故障定位。設(shè)備自檢功能，完成了對(duì)整體測(cè)試系統(tǒng)的硬件功能和性能的檢測(cè)，提供了專用設(shè)備的校驗(yàn)工具，更好的支持了對(duì)整套測(cè)試平臺(tái)的校驗(yàn)工作。測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。測(cè)試主要包括對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和CPU芯片測(cè)試。

圖4 測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)圖

2.2.1 CPU芯片測(cè)試

CPU芯片測(cè)試采用測(cè)試系統(tǒng)釋放總線請(qǐng)求，由CPU芯片執(zhí)行駐留CPU模塊內(nèi)程序存儲(chǔ)器BIT程序完成對(duì)CPU芯片指令和內(nèi)部寄存器測(cè)試和CPU實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU模塊內(nèi)程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和接口單元測(cè)試。并將測(cè)試結(jié)果存放到固定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元內(nèi)。測(cè)試系統(tǒng)取得總線控制權(quán)，讀取測(cè)試結(jié)果存儲(chǔ)單元判斷CPU芯片是否正常。

2.2.2 程序存儲(chǔ)器測(cè)試

程序存儲(chǔ)器測(cè)試包括對(duì)駐留CPU模塊BIT程序的在板編程，同時(shí)將程序存儲(chǔ)器內(nèi)容讀出與編程文件進(jìn)行代碼比較，寫入數(shù)據(jù)與讀出數(shù)據(jù)一致則認(rèn)為程序存儲(chǔ)器功能單元正常。程序存儲(chǔ)器空間有64 KB空間，BIT程序占用空間為16 KB，為了對(duì)剩余空間進(jìn)行有效測(cè)試，將該空間測(cè)試數(shù)據(jù)填充為隨機(jī)數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

2.2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器測(cè)試

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器測(cè)試采用典型測(cè)試數(shù)據(jù)方法，包括測(cè)試數(shù)據(jù)如下：移動(dòng)的1，0x0000，0x5555，0xAAAA，0xFFFF和存儲(chǔ)器單元寫入存取單元地址值。該測(cè)試方法對(duì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)體進(jìn)行了充分的測(cè)試，同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù)總線進(jìn)行了有效的測(cè)試。是否數(shù)據(jù)/地址總線有短接到一起，或數(shù)據(jù)/地址總線斷路情況。

2.3 故障診斷技術(shù)

測(cè)試系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)采用基于故障樹和故障字典法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合被測(cè)對(duì)象的測(cè)試情況，完成對(duì)CPU模塊故障診斷。測(cè)試系統(tǒng)通過不同TPS對(duì)CPU模塊資源進(jìn)行測(cè)試，將故障結(jié)果通過故障字典查詢，同時(shí)CPU模塊資源測(cè)試結(jié)果進(jìn)行邏輯決斷完成對(duì)故障的診斷給出故障辨識(shí)。

圖5所示為CPU模塊故障樹，測(cè)試系統(tǒng)故障定位隔離度可達(dá)到元器件級(jí)，一片可達(dá)80%，二片可達(dá)85%，三片可達(dá)90%。

測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜度和難度在于故障診斷技術(shù)：一是考慮TPS具有典型性，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU模塊資源有效測(cè)試，二是故障字典的設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度大，依據(jù)故障模式和故障樹考慮CPU模塊故障現(xiàn)象，采用邏輯決斷實(shí)現(xiàn)故障的診斷和辨識(shí)。

3 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意問題

CPU模塊通過對(duì)外連接器對(duì)外開放DSP內(nèi)總線（數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線），測(cè)試系統(tǒng)通過DMA方式，發(fā)送總線請(qǐng)求信號(hào)（HOLD），取得總線控制權(quán)，仿真測(cè)試平臺(tái)采集到總線應(yīng)答（HOLDA）后，仿真DSP訪問時(shí)序輸出地址、數(shù)據(jù)、控制總線信號(hào)等激勵(lì)對(duì)CPU模塊上ROM，RAM和接口分組件接口等進(jìn)行訪問測(cè)試。

仿真測(cè)試平臺(tái)對(duì)CPU模塊內(nèi)功能單元不僅進(jìn)行了功能測(cè)試，而且進(jìn)行了性能的測(cè)試，針對(duì)數(shù)字電路的特性，對(duì)CPU模塊內(nèi)部ROM，RAM和接口分組件接口進(jìn)行了拉偏時(shí)序測(cè)試。CPU模塊內(nèi)部DSP訪問存儲(chǔ)器時(shí)序圖見圖6和圖7。

仿真測(cè)試平臺(tái)依據(jù)DSP訪問存儲(chǔ)器接口時(shí)序指標(biāo)，計(jì)算出典型時(shí)序訪問存儲(chǔ)器的時(shí)間，仿真測(cè)試平臺(tái)以DSP的CLK（時(shí)鐘）為觸發(fā)信號(hào)，仿真該時(shí)序?qū)PU模塊的ROM，RAM和接口分組件進(jìn)行測(cè)試；同時(shí)計(jì)算出DSP訪問ROM，RAM和接口分組件惡劣時(shí)序，仿真測(cè)試平臺(tái)以CLK為觸發(fā)信號(hào)，仿真該時(shí)序?qū)PU模塊ROM，RAM和接口分組件進(jìn)行測(cè)試。

DSP訪問存儲(chǔ)器時(shí)序參數(shù)見表1和表2。

圖6 DSP訪問存儲(chǔ)器讀時(shí)序

圖7 DSP訪問存儲(chǔ)器寫時(shí)序

對(duì)數(shù)字總線仿真的難度和復(fù)雜度：

（1） 數(shù)字總線中信號(hào)數(shù)量多（數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線），相對(duì)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系復(fù)雜，通過軟件配置數(shù)字總線信號(hào)時(shí)序仿真模型的復(fù)雜度和難度較大；

（2） 由于數(shù)字總線信號(hào)速度高，抗干擾性差，傳輸過程中數(shù)字總線信號(hào)易出現(xiàn)振鈴、過沖或下沖、串?dāng)_等現(xiàn)象，仿真測(cè)試平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性難度較高。所以在傳輸電纜的設(shè)計(jì)中，考慮電纜之間的信號(hào)串?dāng)_，電纜與UUT之間的信號(hào)阻抗匹配，減少信號(hào)傳輸線上的“振鈴”，提高測(cè)試信號(hào)的可靠性。測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主適配器與VXI系統(tǒng)之間的傳輸電纜采用VXI模塊附件電纜，通用示波器測(cè)試電纜采用同軸電纜，子適配器與UUT之間傳輸電纜采用雙絞線電纜。

表1 DSP讀訪問存儲(chǔ)器時(shí)間參數(shù) ns

表2 DSP寫訪問存儲(chǔ)器時(shí)間參數(shù) ns

4 結(jié) 語

基于虛擬儀器控制計(jì)算機(jī)CPU模塊測(cè)試系統(tǒng)解決了大批量產(chǎn)品的檢測(cè)問題，同時(shí)由于測(cè)試系統(tǒng)集成度高，人機(jī)交互界面簡(jiǎn)單，不需要測(cè)試人員干預(yù)測(cè)試，自動(dòng)化程度高，完成對(duì)CPU模塊的各項(xiàng)功能和性能的檢測(cè)，并形成測(cè)試記錄存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)在通過軟件維護(hù)升級(jí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)另外兩個(gè)項(xiàng)目的CPU模塊的測(cè)試，為國家節(jié)約大量資金，產(chǎn)生數(shù)百萬元的經(jīng)濟(jì)效益。該測(cè)試系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)思想具有很好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚紅芳，馬勇，邵懷宗.彈上計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011（6）：15?17.

[2] 劉晨.航空電子系統(tǒng)通用測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].航空電子技術(shù)，2010（4）：37?42.

[3] 周金陵.基于XML技術(shù)的ATS故障樹模型描述與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011（8）：196?199.

[4] 微涼，金卯.國內(nèi)外先進(jìn)航空測(cè)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].航空制造技術(shù)，2008（9）：45?46.

[5] 陳思，黃亞宇.虛擬儀器技術(shù)概述[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007（5）：51?53.

[6] 張海麗.基于LabWindows/CVI 的測(cè)試儀軟件設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2012（5）：88?91.

2 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，測(cè)試軟件是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心部分，通過測(cè)試軟件控制實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)對(duì)被測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的處理，完成了CPU模塊的功能、性能的測(cè)試同時(shí)實(shí)現(xiàn)故障的診斷。測(cè)試系統(tǒng)軟件駐留在工控機(jī)上，控制測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試序列完成CPU模塊測(cè)試。測(cè)試軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，便于使用和維護(hù)。

2.1 開發(fā)軟件平臺(tái)

測(cè)試系統(tǒng)軟件基于LabWindows/CVI作為軟件平臺(tái)[6]，該平臺(tái)是美國NI公司開發(fā)的一款交互式C語言開發(fā)平臺(tái)，該軟件功能強(qiáng)大、使用靈活的C語言平臺(tái)用于數(shù)據(jù)采集分析和顯示測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)的結(jié)合起來，利用它的集成開發(fā)環(huán)境、交互式編程方法、函數(shù)面板和豐富的庫函數(shù)大大增強(qiáng)了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)設(shè)計(jì)人員編寫檢測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)試環(huán)境，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用軟件提供了一個(gè)理想的軟件開發(fā)環(huán)境。同時(shí)在VXI系統(tǒng)中采用的SR2500模塊和E1458A模塊的驅(qū)動(dòng)軟件兼容與LabWindows/CVI，在LabWindows/CVI提供儀器庫函數(shù)，簡(jiǎn)化了軟件開發(fā)的過程，提供了良好的VXI系統(tǒng)中測(cè)試模塊用戶界面。

2.2 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

該軟件完成的主要功能如下：硬件平臺(tái)模塊初始化；測(cè)試信號(hào)與硬件端口定義；測(cè)試序列定義；啟動(dòng)測(cè)試；對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行處理，得出測(cè)試結(jié)論；測(cè)試結(jié)果記錄或打印。測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)中，分為測(cè)試功能和設(shè)備自檢功能。在測(cè)試功能中依據(jù)測(cè)試要求，分為自動(dòng)測(cè)試和手動(dòng)測(cè)試，自動(dòng)測(cè)試用于生產(chǎn)模塊離線性能和功能的測(cè)試，手動(dòng)測(cè)試用于維修人員進(jìn)行故障模塊故障定位。設(shè)備自檢功能，完成了對(duì)整體測(cè)試系統(tǒng)的硬件功能和性能的檢測(cè)，提供了專用設(shè)備的校驗(yàn)工具，更好的支持了對(duì)整套測(cè)試平臺(tái)的校驗(yàn)工作。測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。測(cè)試主要包括對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和CPU芯片測(cè)試。

圖4 測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)圖

2.2.1 CPU芯片測(cè)試

CPU芯片測(cè)試采用測(cè)試系統(tǒng)釋放總線請(qǐng)求，由CPU芯片執(zhí)行駐留CPU模塊內(nèi)程序存儲(chǔ)器BIT程序完成對(duì)CPU芯片指令和內(nèi)部寄存器測(cè)試和CPU實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU模塊內(nèi)程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和接口單元測(cè)試。并將測(cè)試結(jié)果存放到固定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元內(nèi)。測(cè)試系統(tǒng)取得總線控制權(quán)，讀取測(cè)試結(jié)果存儲(chǔ)單元判斷CPU芯片是否正常。

2.2.2 程序存儲(chǔ)器測(cè)試

程序存儲(chǔ)器測(cè)試包括對(duì)駐留CPU模塊BIT程序的在板編程，同時(shí)將程序存儲(chǔ)器內(nèi)容讀出與編程文件進(jìn)行代碼比較，寫入數(shù)據(jù)與讀出數(shù)據(jù)一致則認(rèn)為程序存儲(chǔ)器功能單元正常。程序存儲(chǔ)器空間有64 KB空間，BIT程序占用空間為16 KB，為了對(duì)剩余空間進(jìn)行有效測(cè)試，將該空間測(cè)試數(shù)據(jù)填充為隨機(jī)數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

2.2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器測(cè)試

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器測(cè)試采用典型測(cè)試數(shù)據(jù)方法，包括測(cè)試數(shù)據(jù)如下：移動(dòng)的1，0x0000，0x5555，0xAAAA，0xFFFF和存儲(chǔ)器單元寫入存取單元地址值。該測(cè)試方法對(duì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)體進(jìn)行了充分的測(cè)試，同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù)總線進(jìn)行了有效的測(cè)試。是否數(shù)據(jù)/地址總線有短接到一起，或數(shù)據(jù)/地址總線斷路情況。

2.3 故障診斷技術(shù)

測(cè)試系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)采用基于故障樹和故障字典法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合被測(cè)對(duì)象的測(cè)試情況，完成對(duì)CPU模塊故障診斷。測(cè)試系統(tǒng)通過不同TPS對(duì)CPU模塊資源進(jìn)行測(cè)試，將故障結(jié)果通過故障字典查詢，同時(shí)CPU模塊資源測(cè)試結(jié)果進(jìn)行邏輯決斷完成對(duì)故障的診斷給出故障辨識(shí)。

圖5所示為CPU模塊故障樹，測(cè)試系統(tǒng)故障定位隔離度可達(dá)到元器件級(jí)，一片可達(dá)80%，二片可達(dá)85%，三片可達(dá)90%。

測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜度和難度在于故障診斷技術(shù)：一是考慮TPS具有典型性，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU模塊資源有效測(cè)試，二是故障字典的設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度大，依據(jù)故障模式和故障樹考慮CPU模塊故障現(xiàn)象，采用邏輯決斷實(shí)現(xiàn)故障的診斷和辨識(shí)。

3 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意問題

CPU模塊通過對(duì)外連接器對(duì)外開放DSP內(nèi)總線（數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線），測(cè)試系統(tǒng)通過DMA方式，發(fā)送總線請(qǐng)求信號(hào)（HOLD），取得總線控制權(quán)，仿真測(cè)試平臺(tái)采集到總線應(yīng)答（HOLDA）后，仿真DSP訪問時(shí)序輸出地址、數(shù)據(jù)、控制總線信號(hào)等激勵(lì)對(duì)CPU模塊上ROM，RAM和接口分組件接口等進(jìn)行訪問測(cè)試。

仿真測(cè)試平臺(tái)對(duì)CPU模塊內(nèi)功能單元不僅進(jìn)行了功能測(cè)試，而且進(jìn)行了性能的測(cè)試，針對(duì)數(shù)字電路的特性，對(duì)CPU模塊內(nèi)部ROM，RAM和接口分組件接口進(jìn)行了拉偏時(shí)序測(cè)試。CPU模塊內(nèi)部DSP訪問存儲(chǔ)器時(shí)序圖見圖6和圖7。

仿真測(cè)試平臺(tái)依據(jù)DSP訪問存儲(chǔ)器接口時(shí)序指標(biāo)，計(jì)算出典型時(shí)序訪問存儲(chǔ)器的時(shí)間，仿真測(cè)試平臺(tái)以DSP的CLK（時(shí)鐘）為觸發(fā)信號(hào)，仿真該時(shí)序?qū)PU模塊的ROM，RAM和接口分組件進(jìn)行測(cè)試；同時(shí)計(jì)算出DSP訪問ROM，RAM和接口分組件惡劣時(shí)序，仿真測(cè)試平臺(tái)以CLK為觸發(fā)信號(hào)，仿真該時(shí)序?qū)PU模塊ROM，RAM和接口分組件進(jìn)行測(cè)試。

DSP訪問存儲(chǔ)器時(shí)序參數(shù)見表1和表2。

圖6 DSP訪問存儲(chǔ)器讀時(shí)序

圖7 DSP訪問存儲(chǔ)器寫時(shí)序

對(duì)數(shù)字總線仿真的難度和復(fù)雜度：

（1） 數(shù)字總線中信號(hào)數(shù)量多（數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線），相對(duì)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系復(fù)雜，通過軟件配置數(shù)字總線信號(hào)時(shí)序仿真模型的復(fù)雜度和難度較大；

（2） 由于數(shù)字總線信號(hào)速度高，抗干擾性差，傳輸過程中數(shù)字總線信號(hào)易出現(xiàn)振鈴、過沖或下沖、串?dāng)_等現(xiàn)象，仿真測(cè)試平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性難度較高。所以在傳輸電纜的設(shè)計(jì)中，考慮電纜之間的信號(hào)串?dāng)_，電纜與UUT之間的信號(hào)阻抗匹配，減少信號(hào)傳輸線上的“振鈴”，提高測(cè)試信號(hào)的可靠性。測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主適配器與VXI系統(tǒng)之間的傳輸電纜采用VXI模塊附件電纜，通用示波器測(cè)試電纜采用同軸電纜，子適配器與UUT之間傳輸電纜采用雙絞線電纜。

表1 DSP讀訪問存儲(chǔ)器時(shí)間參數(shù) ns

表2 DSP寫訪問存儲(chǔ)器時(shí)間參數(shù) ns

4 結(jié) 語

基于虛擬儀器控制計(jì)算機(jī)CPU模塊測(cè)試系統(tǒng)解決了大批量產(chǎn)品的檢測(cè)問題，同時(shí)由于測(cè)試系統(tǒng)集成度高，人機(jī)交互界面簡(jiǎn)單，不需要測(cè)試人員干預(yù)測(cè)試，自動(dòng)化程度高，完成對(duì)CPU模塊的各項(xiàng)功能和性能的檢測(cè)，并形成測(cè)試記錄存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)在通過軟件維護(hù)升級(jí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)另外兩個(gè)項(xiàng)目的CPU模塊的測(cè)試，為國家節(jié)約大量資金，產(chǎn)生數(shù)百萬元的經(jīng)濟(jì)效益。該測(cè)試系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)思想具有很好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚紅芳，馬勇，邵懷宗.彈上計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011（6）：15?17.

[2] 劉晨.航空電子系統(tǒng)通用測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].航空電子技術(shù)，2010（4）：37?42.

[3] 周金陵.基于XML技術(shù)的ATS故障樹模型描述與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011（8）：196?199.

[4] 微涼，金卯.國內(nèi)外先進(jìn)航空測(cè)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].航空制造技術(shù)，2008（9）：45?46.

[5] 陳思，黃亞宇.虛擬儀器技術(shù)概述[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007（5）：51?53.

[6] 張海麗.基于LabWindows/CVI 的測(cè)試儀軟件設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2012（5）：88?91.

2 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，測(cè)試軟件是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心部分，通過測(cè)試軟件控制實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)對(duì)被測(cè)對(duì)象數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的處理，完成了CPU模塊的功能、性能的測(cè)試同時(shí)實(shí)現(xiàn)故障的診斷。測(cè)試系統(tǒng)軟件駐留在工控機(jī)上，控制測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試序列完成CPU模塊測(cè)試。測(cè)試軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，便于使用和維護(hù)。

2.1 開發(fā)軟件平臺(tái)

測(cè)試系統(tǒng)軟件基于LabWindows/CVI作為軟件平臺(tái)[6]，該平臺(tái)是美國NI公司開發(fā)的一款交互式C語言開發(fā)平臺(tái)，該軟件功能強(qiáng)大、使用靈活的C語言平臺(tái)用于數(shù)據(jù)采集分析和顯示測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)的結(jié)合起來，利用它的集成開發(fā)環(huán)境、交互式編程方法、函數(shù)面板和豐富的庫函數(shù)大大增強(qiáng)了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)設(shè)計(jì)人員編寫檢測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)試環(huán)境，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、過程監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用軟件提供了一個(gè)理想的軟件開發(fā)環(huán)境。同時(shí)在VXI系統(tǒng)中采用的SR2500模塊和E1458A模塊的驅(qū)動(dòng)軟件兼容與LabWindows/CVI，在LabWindows/CVI提供儀器庫函數(shù)，簡(jiǎn)化了軟件開發(fā)的過程，提供了良好的VXI系統(tǒng)中測(cè)試模塊用戶界面。

2.2 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

該軟件完成的主要功能如下：硬件平臺(tái)模塊初始化；測(cè)試信號(hào)與硬件端口定義；測(cè)試序列定義；啟動(dòng)測(cè)試；對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行處理，得出測(cè)試結(jié)論；測(cè)試結(jié)果記錄或打印。測(cè)試軟件的設(shè)計(jì)中，分為測(cè)試功能和設(shè)備自檢功能。在測(cè)試功能中依據(jù)測(cè)試要求，分為自動(dòng)測(cè)試和手動(dòng)測(cè)試，自動(dòng)測(cè)試用于生產(chǎn)模塊離線性能和功能的測(cè)試，手動(dòng)測(cè)試用于維修人員進(jìn)行故障模塊故障定位。設(shè)備自檢功能，完成了對(duì)整體測(cè)試系統(tǒng)的硬件功能和性能的檢測(cè)，提供了專用設(shè)備的校驗(yàn)工具，更好的支持了對(duì)整套測(cè)試平臺(tái)的校驗(yàn)工作。測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。測(cè)試主要包括對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和CPU芯片測(cè)試。

圖4 測(cè)試軟件結(jié)構(gòu)圖

2.2.1 CPU芯片測(cè)試

CPU芯片測(cè)試采用測(cè)試系統(tǒng)釋放總線請(qǐng)求，由CPU芯片執(zhí)行駐留CPU模塊內(nèi)程序存儲(chǔ)器BIT程序完成對(duì)CPU芯片指令和內(nèi)部寄存器測(cè)試和CPU實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU模塊內(nèi)程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和接口單元測(cè)試。并將測(cè)試結(jié)果存放到固定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元內(nèi)。測(cè)試系統(tǒng)取得總線控制權(quán)，讀取測(cè)試結(jié)果存儲(chǔ)單元判斷CPU芯片是否正常。

2.2.2 程序存儲(chǔ)器測(cè)試

程序存儲(chǔ)器測(cè)試包括對(duì)駐留CPU模塊BIT程序的在板編程，同時(shí)將程序存儲(chǔ)器內(nèi)容讀出與編程文件進(jìn)行代碼比較，寫入數(shù)據(jù)與讀出數(shù)據(jù)一致則認(rèn)為程序存儲(chǔ)器功能單元正常。程序存儲(chǔ)器空間有64 KB空間，BIT程序占用空間為16 KB，為了對(duì)剩余空間進(jìn)行有效測(cè)試，將該空間測(cè)試數(shù)據(jù)填充為隨機(jī)數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

2.2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器測(cè)試

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器測(cè)試采用典型測(cè)試數(shù)據(jù)方法，包括測(cè)試數(shù)據(jù)如下：移動(dòng)的1，0x0000，0x5555，0xAAAA，0xFFFF和存儲(chǔ)器單元寫入存取單元地址值。該測(cè)試方法對(duì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)體進(jìn)行了充分的測(cè)試，同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器的地址和數(shù)據(jù)總線進(jìn)行了有效的測(cè)試。是否數(shù)據(jù)/地址總線有短接到一起，或數(shù)據(jù)/地址總線斷路情況。

2.3 故障診斷技術(shù)

測(cè)試系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)采用基于故障樹和故障字典法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合被測(cè)對(duì)象的測(cè)試情況，完成對(duì)CPU模塊故障診斷。測(cè)試系統(tǒng)通過不同TPS對(duì)CPU模塊資源進(jìn)行測(cè)試，將故障結(jié)果通過故障字典查詢，同時(shí)CPU模塊資源測(cè)試結(jié)果進(jìn)行邏輯決斷完成對(duì)故障的診斷給出故障辨識(shí)。

圖5所示為CPU模塊故障樹，測(cè)試系統(tǒng)故障定位隔離度可達(dá)到元器件級(jí)，一片可達(dá)80%，二片可達(dá)85%，三片可達(dá)90%。

測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜度和難度在于故障診斷技術(shù)：一是考慮TPS具有典型性，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU模塊資源有效測(cè)試，二是故障字典的設(shè)計(jì)難度和復(fù)雜度大，依據(jù)故障模式和故障樹考慮CPU模塊故障現(xiàn)象，采用邏輯決斷實(shí)現(xiàn)故障的診斷和辨識(shí)。

3 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意問題

CPU模塊通過對(duì)外連接器對(duì)外開放DSP內(nèi)總線（數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線），測(cè)試系統(tǒng)通過DMA方式，發(fā)送總線請(qǐng)求信號(hào)（HOLD），取得總線控制權(quán)，仿真測(cè)試平臺(tái)采集到總線應(yīng)答（HOLDA）后，仿真DSP訪問時(shí)序輸出地址、數(shù)據(jù)、控制總線信號(hào)等激勵(lì)對(duì)CPU模塊上ROM，RAM和接口分組件接口等進(jìn)行訪問測(cè)試。

仿真測(cè)試平臺(tái)對(duì)CPU模塊內(nèi)功能單元不僅進(jìn)行了功能測(cè)試，而且進(jìn)行了性能的測(cè)試，針對(duì)數(shù)字電路的特性，對(duì)CPU模塊內(nèi)部ROM，RAM和接口分組件接口進(jìn)行了拉偏時(shí)序測(cè)試。CPU模塊內(nèi)部DSP訪問存儲(chǔ)器時(shí)序圖見圖6和圖7。

仿真測(cè)試平臺(tái)依據(jù)DSP訪問存儲(chǔ)器接口時(shí)序指標(biāo)，計(jì)算出典型時(shí)序訪問存儲(chǔ)器的時(shí)間，仿真測(cè)試平臺(tái)以DSP的CLK（時(shí)鐘）為觸發(fā)信號(hào)，仿真該時(shí)序?qū)PU模塊的ROM，RAM和接口分組件進(jìn)行測(cè)試；同時(shí)計(jì)算出DSP訪問ROM，RAM和接口分組件惡劣時(shí)序，仿真測(cè)試平臺(tái)以CLK為觸發(fā)信號(hào)，仿真該時(shí)序?qū)PU模塊ROM，RAM和接口分組件進(jìn)行測(cè)試。

DSP訪問存儲(chǔ)器時(shí)序參數(shù)見表1和表2。

圖6 DSP訪問存儲(chǔ)器讀時(shí)序

圖7 DSP訪問存儲(chǔ)器寫時(shí)序

對(duì)數(shù)字總線仿真的難度和復(fù)雜度：

（1） 數(shù)字總線中信號(hào)數(shù)量多（數(shù)據(jù)總線，地址總線，控制總線），相對(duì)信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系復(fù)雜，通過軟件配置數(shù)字總線信號(hào)時(shí)序仿真模型的復(fù)雜度和難度較大；

（2） 由于數(shù)字總線信號(hào)速度高，抗干擾性差，傳輸過程中數(shù)字總線信號(hào)易出現(xiàn)振鈴、過沖或下沖、串?dāng)_等現(xiàn)象，仿真測(cè)試平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性難度較高。所以在傳輸電纜的設(shè)計(jì)中，考慮電纜之間的信號(hào)串?dāng)_，電纜與UUT之間的信號(hào)阻抗匹配，減少信號(hào)傳輸線上的“振鈴”，提高測(cè)試信號(hào)的可靠性。測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主適配器與VXI系統(tǒng)之間的傳輸電纜采用VXI模塊附件電纜，通用示波器測(cè)試電纜采用同軸電纜，子適配器與UUT之間傳輸電纜采用雙絞線電纜。

表1 DSP讀訪問存儲(chǔ)器時(shí)間參數(shù) ns

表2 DSP寫訪問存儲(chǔ)器時(shí)間參數(shù) ns

4 結(jié) 語

基于虛擬儀器控制計(jì)算機(jī)CPU模塊測(cè)試系統(tǒng)解決了大批量產(chǎn)品的檢測(cè)問題，同時(shí)由于測(cè)試系統(tǒng)集成度高，人機(jī)交互界面簡(jiǎn)單，不需要測(cè)試人員干預(yù)測(cè)試，自動(dòng)化程度高，完成對(duì)CPU模塊的各項(xiàng)功能和性能的檢測(cè)，并形成測(cè)試記錄存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)在通過軟件維護(hù)升級(jí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)另外兩個(gè)項(xiàng)目的CPU模塊的測(cè)試，為國家節(jié)約大量資金，產(chǎn)生數(shù)百萬元的經(jīng)濟(jì)效益。該測(cè)試系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)思想具有很好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚紅芳，馬勇，邵懷宗.彈上計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011（6）：15?17.

[2] 劉晨.航空電子系統(tǒng)通用測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].航空電子技術(shù)，2010（4）：37?42.

[3] 周金陵.基于XML技術(shù)的ATS故障樹模型描述與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2011（8）：196?199.

[4] 微涼，金卯.國內(nèi)外先進(jìn)航空測(cè)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].航空制造技術(shù)，2008（9）：45?46.

[5] 陳思，黃亞宇.虛擬儀器技術(shù)概述[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007（5）：51?53.

[6] 張海麗.基于LabWindows/CVI 的測(cè)試儀軟件設(shè)計(jì)[J].測(cè)控技術(shù)，2012（5）：88?91.