張瑞生

【摘要】 本文以基于CPCI總線的某型便攜式自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹了環(huán)繞BIT設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)選擇和詳細(xì)設(shè)計(jì)方法，針對(duì)系統(tǒng)的串行通訊、AD采集、開(kāi)關(guān)量控制、PAL視頻采集的環(huán)繞BIT設(shè)計(jì)策略，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)故障的檢測(cè)和隔離。

【關(guān)鍵詞】 故障診斷 CPCI總線 BIT

引言

ATE設(shè)備作為測(cè)控領(lǐng)域使用廣泛的自動(dòng)化測(cè)試手段，對(duì)設(shè)備自身狀態(tài)的診斷，是確保測(cè)試結(jié)果可靠、可信的重要保證。通常采取機(jī)內(nèi)自檢測(cè)（Built in test，簡(jiǎn)稱BIT）的方式，根據(jù)系統(tǒng)自身的規(guī)模和要求，可進(jìn)行余度BIT設(shè)計(jì)或者環(huán)繞BIT設(shè)計(jì)。前者具有較高的故障檢測(cè)能力和隔離能力，但資源需求多，成本高，對(duì)于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的測(cè)試可采用；后者利用系統(tǒng)冗余資源對(duì)測(cè)試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接或間接測(cè)試，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，得出設(shè)備狀態(tài)結(jié)論。本文以基于CPCI總線的某便攜式測(cè)控系統(tǒng)為例，介紹環(huán)繞BIT設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證情況。

一、ATE總體設(shè)計(jì)

某型自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)利用CPCI總線的開(kāi)放式架構(gòu)，并可以自動(dòng)識(shí)別板卡、配置系統(tǒng)資源的特點(diǎn)，搭建便攜測(cè)試平臺(tái)，具有供電、通訊、數(shù)據(jù)&圖像采集、控制等功能，原理如圖1所示。

ATE給被測(cè)對(duì)象提供電源，通過(guò)串口控制其按照既定時(shí)序工作，對(duì)輸出信號(hào)回采，判斷其工作狀態(tài)，形成回路測(cè)試。由一體化顯示單元、嵌入式控制器、RS422通訊、AD采集、PAL視頻采集、+28V/+5V開(kāi)關(guān)量輸出、電源、電纜等組成。對(duì)于主要測(cè)試節(jié)點(diǎn)設(shè)置，下文將詳細(xì)介紹。

二、關(guān)鍵測(cè)試節(jié)點(diǎn)分析

按測(cè)試信號(hào)故障的危害程度，設(shè)置合適測(cè)試節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)中的必要環(huán)節(jié)進(jìn)行在線和離線的監(jiān)測(cè)。在線測(cè)試模式為正常測(cè)試的狀態(tài)，所有節(jié)點(diǎn)在此情況下均需要工作；離線模式為測(cè)試準(zhǔn)備狀態(tài)。

遵照此原則，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類，形成表1所示的測(cè)試節(jié)點(diǎn)設(shè)置表，對(duì)冗余資源進(jìn)統(tǒng)計(jì)后一并匯入表1。

從表1中可以看出，需對(duì)電源輸出的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行在線、離線兩種狀態(tài)的測(cè)量，而對(duì)于串行通訊、輸出信號(hào)、視頻信號(hào)則僅需在線監(jiān)測(cè)。

三、環(huán)繞BIT設(shè)計(jì)

本文研究的環(huán)繞BIT設(shè)計(jì)是依靠系統(tǒng)自身的硬件資源，將采集、通訊、控制等按BIT測(cè)試需求重新配置，構(gòu)成測(cè)試回路。

3.1電源信號(hào)的BIT設(shè)計(jì)

電源輸出根部作為電源監(jiān)測(cè)的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，回路中I/V轉(zhuǎn)換輸出作為第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制，對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)聯(lián)合判斷，實(shí)現(xiàn)電源實(shí)時(shí)監(jiān)控，如圖2所示。電纜未連接時(shí)，電壓有輸出，電流無(wú)輸出；接入負(fù)載時(shí)，電壓、電流均輸出，根據(jù)電流輸出結(jié)果，判定連接狀態(tài)。

3.2通訊信號(hào)的BIT設(shè)計(jì)

串行通訊信號(hào)利用冗余通道，在自檢接口上配置，通道間異發(fā)異收，實(shí)現(xiàn)BIT通道閉環(huán)測(cè)試。如圖3所示。

3.3其他信號(hào)BIT設(shè)計(jì)

系統(tǒng)選用的PAL視頻采集板卡具有視頻輸出通道，將固定視頻圖像通過(guò)輸出通道經(jīng)自檢接口返回至視頻采集板卡，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的閉環(huán)BIT。

開(kāi)關(guān)量控制作為具有能量輸出的信號(hào)，參照電源類似的方法設(shè)計(jì)，減少電流I/V轉(zhuǎn)換采集環(huán)節(jié)，在自檢接口調(diào)理后接至AD采集板卡的冗余通道。

3.4 BIT測(cè)試流程設(shè)計(jì)

整個(gè)BIT測(cè)試流程中，對(duì)于供電輸出狀態(tài)綜合判定，正常后，串行通訊接口發(fā)送指令，返回通訊正常代碼；對(duì)模擬通道數(shù)采進(jìn)行測(cè)試，含電壓、頻率等信息；按照固定格式發(fā)送PAL視頻信號(hào)，通過(guò)適配接口接至數(shù)采系統(tǒng)采集；開(kāi)關(guān)量控制板接入+28V/+5V信號(hào)，控制通/斷，在自檢單元AD卡冗余通道判斷其電壓特性；對(duì)結(jié)果綜合判斷后，給出自檢合格與否的結(jié)論，流程結(jié)束。

如圖4所示。

四、測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證

通過(guò)設(shè)備自檢和人為設(shè)置故障對(duì)本系統(tǒng)環(huán)繞BIT測(cè)試的故障檢測(cè)有效性和程度進(jìn)行綜合評(píng)定。檢測(cè)項(xiàng)目16項(xiàng)，歷時(shí)約70s，表2為檢測(cè)結(jié)果。

從上表的數(shù)據(jù)可以看出，BIT檢測(cè)結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的串行通訊收發(fā)、故障判別，電源電壓、電流及控制狀態(tài)識(shí)別及開(kāi)關(guān)量的控制效果進(jìn)行了判定，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)預(yù)期目的，可以在自檢合格后，對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試。

五、結(jié)論

環(huán)繞BIT設(shè)計(jì)是故障診斷在ATE設(shè)備中的具體應(yīng)用，測(cè)試節(jié)點(diǎn)和方法的選擇，決定了系統(tǒng)檢測(cè)的覆蓋性和深度，直接影響ATE設(shè)備的可靠性及檢測(cè)結(jié)果的可信性。

本文以基于CPCI總線系統(tǒng)的ATE設(shè)備為例，利用冗余資源和電路，搭建了BIT環(huán)繞測(cè)試回路，并驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的測(cè)試流程和結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)故障的檢測(cè)和隔離，有效提高了ATE設(shè)備的測(cè)試性和保障性。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]胡彭煒，楊福興，何玉珠，電子設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的環(huán)繞BIT設(shè)計(jì)，電子測(cè)量技術(shù)2009-12

[2]楊成林，模擬故障字典技術(shù)測(cè)點(diǎn)選擇問(wèn)題研究，2011

[3]楊林，導(dǎo)彈電氣系統(tǒng)故障仿真和樣本采集平臺(tái)研制，2010

[4]劉世軍，電子設(shè)備中機(jī)內(nèi)自檢BIT的設(shè)計(jì)，現(xiàn)代電子技術(shù)2001-12