孫志軍，紀曉輝（.桂林長海發(fā)展有限責任公司，5400；.中國電子進出口總公司，5400）

基于PXI總線通用測試系統(tǒng)的設(shè)計

孫志軍1，紀曉輝2
（1.桂林長海發(fā)展有限責任公司，541001；2.中國電子進出口總公司，541001）

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在了人們生活的各個領(lǐng)域中，并且對電子裝備生產(chǎn)和測試技術(shù)的要求也越來越高。當前，電子測試內(nèi)容和對象不斷復雜，而且用戶對測試速度以及其他方面的要求也越來越高。傳統(tǒng)的人工測試已經(jīng)不再滿足當前測試工作的需要，因此必須要大力研究自動測試系統(tǒng)并加強應(yīng)用，以提高測試工作的效率和質(zhì)量。PXI總線電子裝備測試系統(tǒng)是基于PXI總線的虛擬儀器技術(shù)，主要應(yīng)用于電子裝備測試，本研究主要針對電子裝備的測試需求，設(shè)計了一套基于PXI總線的檢測設(shè)備。

基于PXI總線；測試系統(tǒng)；設(shè)計

PXI總線技術(shù)自誕生以來，就以高帶寬、低延時的特點適用于組建自動測試系統(tǒng)。PXI的價格比較低，測試精確度比較高，而且還具有同步和定時的功能，能夠滿足更高的測試要求，主要應(yīng)用在自動化領(lǐng)域。本文主要分析了一種基于PXI總線的電子裝備測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過虛擬儀器編程語言LabVIEW完成測試程序集（TPS）的開發(fā)，實現(xiàn)對電子裝備的測試。

1　系統(tǒng)總體方案設(shè)計

自動測試系統(tǒng)就是以計算機為核心，在主機程序指令的控制下，為自動完成某種特定測試任務(wù)而組合起來的測量儀器和其他設(shè)備的有機整體。ATS通常包括自動測試設(shè)備（ATE）、測試程序集（TPS）和測試環(huán)境（TE）3大部分。通過三者的結(jié)合，自動完成被測單元的性能檢測、數(shù)據(jù)分析處理、故障識別與定位等。傳統(tǒng)的測試方法采用分立儀器搭建測試系統(tǒng)，測試效率低，測試成本高，可靠性差。虛擬儀器測試是在以計算機為核心的硬件平臺上，利用IO接口設(shè)備（PXI模塊、GPIB（增加）儀器、串口儀器等）完成信號的加載、采集與調(diào)理，結(jié)合可視化開發(fā)軟件完成硬件配置、用戶界面設(shè)置、信號數(shù)據(jù)分析、波形顯示和數(shù)據(jù)記錄，從而完成各種測試功能的一種計算機儀器系統(tǒng)。

1.1人機接口

人機接口的功能是實現(xiàn)操作人員和測試系統(tǒng)的雙向通信。常見的形式為，操作人員用鍵盤等輸入設(shè)備向測試系統(tǒng)輸入信息，測試系統(tǒng)將檢測結(jié)果和操作提示等有關(guān)信息送到顯示器顯示。如果需要打印檢測結(jié)果時，人機接口可配備打印機。

1.2PXI總線測試系統(tǒng)

本系統(tǒng)方案設(shè)計采用PXI總線模塊作為主要硬件平臺，PXI控制器模塊作為整個系統(tǒng)的主控計算機，是自動檢測系統(tǒng)的核心部件，通過運行測試軟件，控制測試過程，接收測試結(jié)果，進行數(shù)據(jù)處理，并與其他外設(shè)相連接。

1.3接口適配器

接口適配器實現(xiàn)測試設(shè)備和被測對象（UUT）之間的信號連接，它把儀器資源分配給被測對象的各個管腳，完成對被測對象施加激勵和測量工作。適配器主要包括控制模塊、轉(zhuǎn)換模塊和調(diào)理模塊。接口適配器應(yīng)具有以下的功能：①連接并固定相應(yīng)的UUT，并分配測試資源管腳；②具有適配器防差錯功能；③具備對輸入/輸出信號的初步處理和調(diào)理功能。

2　系統(tǒng)的硬件設(shè)計

PXI總線測試系統(tǒng)是以PXI標準總線儀器模塊與計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統(tǒng)。自動測試系統(tǒng)硬件設(shè)計是ATE機體設(shè)計，ATE的機體設(shè)計主要考慮測試資源的需求，然后按需選擇基于PXI總線技術(shù)的貨架產(chǎn)品。硬件系統(tǒng)主要包括PXI控制測量系統(tǒng)、適配器接口以及其他相關(guān)附屬硬件設(shè)備等。其中PXI控制測量系統(tǒng)負責控制測試系統(tǒng)工作，測量其輸出信號，將測試數(shù)據(jù)進行采集存儲，適配器接口主要是完成被測對象（UUT）與PXI總線接口系統(tǒng)之間信號的轉(zhuǎn)接、變換及放大，并能提供狀態(tài)信息顯示、電路保護和人工調(diào)控接口。根據(jù)對被測件信號類型和特點進行分析，確定系統(tǒng)硬件配置如圖1所示。

具體硬件配置如下：

（1）NIPXI—1045PXI機箱，機箱選擇NI公司的8槽PXI機箱。該機箱適用于實時、自動化測試及數(shù)據(jù)采集（DAQ）的應(yīng)用

（2）NIPXI—8196嵌入式PXI控制器（零槽控制器），零槽控制器具有USB2.0、GPIB和RS232等接口，能夠與各類數(shù)字式儀器進行通信，通過PXI總線對各PXI測試模塊進行控制和交換；

（3）NIPXI—6608計數(shù)器/定時模塊，產(chǎn)生特定周期頻率波形，完成對數(shù)字信號測試；

（4）NIPXI—5122示波器模塊，用于測量信號幅度、正負脈沖寬度、頻率、周期以及采集信號，實時顯示等；

（5）NIPXI—6509數(shù)字IO模塊，用于產(chǎn)生模擬仿真波形數(shù)據(jù)；

（6）NIPXI—5401信號發(fā)生器模塊，用于產(chǎn)生被測對象（UUT）數(shù)字IO狀態(tài)置位；

（7）NIPXI—4060數(shù)字萬用表模塊，用于測量信號電壓（包括直流、交流）和頻率；

（8）NIPXI—4110直流電壓源模塊，產(chǎn)生待測件的供電電壓。

適配器接口是該系統(tǒng)中完全自主設(shè)計研發(fā)的部分，亦是關(guān)鍵的組成部分。其采用總線模塊化結(jié)構(gòu)，測試時根據(jù)被測對象（UUT）選用不同的適配器組件，以完成對不同信號的轉(zhuǎn)接控制。總線板通過底板總線，連接PXI測試系統(tǒng)和被測對象。測試適配器設(shè)計時以最簡化和無源化為原則，可以針對不同的被測對象，按照統(tǒng)一的準標準設(shè)計不同的功能模塊，將系統(tǒng)資源直接連接到系統(tǒng)面板上，降低了因信號內(nèi)部轉(zhuǎn)接造成的干擾，并具有保護PXI板卡的功效。通過采用適配器接口實現(xiàn)轉(zhuǎn)接控制系統(tǒng)的通用化、系列化、模塊化，可以縮短自動測試系統(tǒng)的研制周期，減小開發(fā)成本，提高可靠性和可維修性。

3　系統(tǒng)的軟件設(shè)計

軟件設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的核心，是最能體現(xiàn)系統(tǒng)功能和特性的平臺，軟件結(jié)構(gòu)和用戶界面的設(shè)計好壞對整個系統(tǒng)的性能指標有直接的影響。在軟件設(shè)計中，該自動測試系統(tǒng)采用了通用測試軟件框架，滿足不同被測對象對測試軟件的設(shè)計要求。不同被測對象的測試系統(tǒng)，只是測試模塊的類型和資源配置不同，而測試軟件框架中的其他部分不變。

該自動測試系統(tǒng)采用美國NI公司的Lab-VIEW8.6開發(fā)工具實現(xiàn)。LabVIEW軟件是一個基于G語言（GraphicsLanguage，圖形化編程語言）的圖形化開發(fā)環(huán)境，主要用于自動測試系統(tǒng)的軟件開發(fā)。它內(nèi)置信號采集、測量分析與數(shù)據(jù)顯示功能，將傳統(tǒng)的編程語言包裝為易于使用的圖形編程語言，具有界面設(shè)計直觀靈活，數(shù)據(jù)庫操作簡單、執(zhí)行速度快，具有強大的函數(shù)模塊庫，是廣泛的被工業(yè)界和研究實驗室所接受的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。

測試程序流程設(shè)計主要依據(jù)系統(tǒng)單元測試原理來進行，每個程序模塊由主程序和若干功能子程序模塊組成。當改變待測件UUT或者測試項目時，只需由測試軟件調(diào)出相應(yīng)程序模塊的主程序即可，而公用的子程序模塊則無需重新編程，從而提高軟件的開發(fā)效率、可移植性和系統(tǒng)的可靠性。

測試系統(tǒng)中與待測件UUT有關(guān)的信息均存儲在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫存儲測試所需的各項參數(shù)（模塊性能判據(jù)的指標參數(shù)、信號調(diào)理模塊的參數(shù)配置、測試通道的配置和測試的流程順序等），并保存各項測試的結(jié)果。測試結(jié)束，自動生成測試報告。

（1） 系統(tǒng)資源配置模塊。主要負責儀器資源配置和測試通道的選通，根據(jù)任務(wù)屬性設(shè)置數(shù)據(jù)庫提供的任務(wù)編碼，結(jié)合通道配置數(shù)據(jù)庫中的信息，選通和配置測試通道和儀器資源，并調(diào)用相關(guān)的儀器驅(qū)動，對儀器資源進行初始化工作。如系統(tǒng)無法完成自動配置，通知測試人員使用手動方式完成系統(tǒng)資源的配置。

（2） 激勵信號產(chǎn)生模塊。測試中UUT所需要的激勵信號應(yīng)由測試設(shè)備產(chǎn)生。激勵信號產(chǎn)生接受系統(tǒng)資源配置模塊傳遞來的測試激勵信號信息，控制相應(yīng)的板卡，為測試設(shè)備提供信號激勵。

（3） 信號調(diào)理模塊。完成信號調(diào)理電路的選擇，依據(jù)任務(wù)設(shè)置數(shù)據(jù)庫中的測試參數(shù)屬性，將測試程序中所申請定義的虛擬資源逐個進行分配，把虛擬儀器的引腳與物理儀器的引腳對應(yīng)連接，實現(xiàn)虛擬儀器與物理儀器之間的對接。

（4） 測試數(shù)據(jù)采集模塊。利用配置號的測試通道和儀器資源對設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集。實現(xiàn)對被測設(shè)備的檢測功能，并向數(shù)據(jù)分析處理模塊傳送測試數(shù)據(jù)。主要為基于PXI和GPIB標準的測試儀器和總線架構(gòu)。

（5） 測試數(shù)據(jù)分析處理模塊。將采集到的數(shù)據(jù)在后臺進行分析和處理，以直觀的形式呈現(xiàn)給測試人員，并按照設(shè)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲到測試數(shù)據(jù)庫中，方便進行查閱或者故障診斷。

4　結(jié)語

本研究具體介紹了電子裝備自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，經(jīng)測試該系統(tǒng)測試功能良好，可以同時將供電電壓、波形信號和自測試結(jié)果顯示出來，精確度比較高，并能自動生成測試報告，而且不影響裝備的正常工作，具有較高的實用性。

鄭忠云，蘇澤娟.淺談PXI總線技術(shù)［J］.儀器儀表標準化與計量，2005，06：21-23.

The design of the universal test system based on PXI bus

Sun Zhijun1，Ji Xiaohui2
（1.Guilin changhai development co.， LTD，541001；2.China electronics import and export corporation，541001）

With the development of electronic technology，electronic system has been widely used in every aspect of people's life，and the requirement for electronic equipment production and testing technology is becoming more and more high.At present，electronic testing content and complex objects，and speed，and other aspects of the requirements of the test users more and more is also high. The traditional manual test is no longer meet the need of the current test，therefore must vigorously research and strengthen the application of automatic test system， in order to improve the test efficiency and quality of work.PXI bus electronic equipment test system based on PXI bus virtual instrument technology，mainly used in electronic equipment test， this study mainly aims at the testing requirements of electronic equipment，design a set of testing equipment based on PXI bus.

based on PXI bus；The test system；design

圖1　系統(tǒng)硬件組成