馮菲菲

摘 要：數(shù)字電路在社會生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，隨著社會的不斷發(fā)展，其復(fù)雜程度越來越高，這給數(shù)字電路的系統(tǒng)故障檢測帶來了較大的難題。NI檢測技術(shù)操作復(fù)雜并且成本較高，適用范圍比較狹窄。因此，本文設(shè)計了基于GPIB技術(shù)的數(shù)字電路自動測試系統(tǒng)，從系統(tǒng)硬件和軟件兩個部分著手，采用偽窮舉法對測試系統(tǒng)進(jìn)行檢測，確保設(shè)計出的測試系統(tǒng)能夠滿足實際數(shù)字電路使用需求。

關(guān)鍵詞：GPIB技術(shù);數(shù)字電路;自動;測試系統(tǒng)

中圖分類號：TP274.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）31-0008-03

Application of GPIB Technology in the Design of Digital

Circuit Automatic Test System

FENG Feifei

（Zhongshan Cemetery Administration Bureau，Nanjing Jiangsu 210000）

Abstract： Digital circuits play an important role in social production，with the continuous development of society， its complexity is getting higher and higher， which brings great problems to the system fault detection of digital circuits. NI detection technology is complex and costly， and its scope of application is relatively narrow. Therefore， this paper designed a digital circuit automatic test system based on GPIB technology，and started with the two parts of the system hardware and software， and used the pseudo-exhaustive method to test the test system to ensure that the designed test system can meet the actual digital circuit usage requirements.

Keywords： GPIB technology;digital circuits;automatic;test system

數(shù)字電路的出現(xiàn)給我國許多領(lǐng)域造成了非常大的沖擊，在日常生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生了非常大的影響。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，數(shù)字電路系統(tǒng)更加煩瑣，這給數(shù)字電路設(shè)計規(guī)劃和故障檢測帶來較大的難題。為了解決這樣的問題，確保數(shù)字電路能夠穩(wěn)定運行，人們要加強(qiáng)數(shù)字電路系統(tǒng)測試?，F(xiàn)階段，比較著名的數(shù)字電路檢測方式是德科技等公司研制的NI檢測技術(shù)，然而該檢測方式成本較高且使用難度較大，不具有普遍適用性[1]。為此，本文提出了基于計算機(jī)USB接口的GPIB檢測技術(shù)，結(jié)合被檢測電路的雷達(dá)特征，構(gòu)建了集合計算機(jī)、檢測設(shè)備、檢測算法以及軟件的綜合自動測試系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件組成部分

通常情況下，計算機(jī)設(shè)備與檢測儀器主要通過總線連接起來。目前，常用的總線技術(shù)較多，有VXI總線、PXI總線、GPIB總線等，其在數(shù)字電路系統(tǒng)檢測中具有非常廣泛的應(yīng)用[2，3]。以GPIB技術(shù)創(chuàng)建的檢測儀器具有運行可靠、檢測準(zhǔn)確、易于操作以及制作成本低等優(yōu)勢，主要應(yīng)用在小規(guī)模的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計與檢測中。筆者設(shè)計的數(shù)字電路檢測系統(tǒng)主要采用GPIB技術(shù)，實現(xiàn)了計算機(jī)設(shè)備與檢測儀器之間的連通。

數(shù)字電路自動測試系統(tǒng)由多個部分構(gòu)成，通常包含主控計算機(jī)、GPIB控制裝置、能夠與GPIB連接的檢測設(shè)備等[4]。本試驗采用基于USB數(shù)字量的I/O模塊，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)信息雙向快速傳輸，同時每個方向的存儲大小可以達(dá)到4096kbps，信息輸送速率也能夠達(dá)到50MHz。數(shù)字電路檢測系統(tǒng)硬件組成部分如圖1所示[5]。

該模塊是以USB接口為媒介和計算機(jī)設(shè)備進(jìn)行連通的，通過執(zhí)行測試軟件的程序命令，能夠產(chǎn)生激勵信號，并將該信號導(dǎo)入測試系統(tǒng)中，對數(shù)字電路出現(xiàn)的反饋信息和檢測位置的數(shù)字信息進(jìn)行收集。

通常，檢測裝置包含示波器、萬用表等設(shè)施。對數(shù)字電路需要提供的電源電壓進(jìn)行計算，得出程控電源可以滿足±5V、±12V，總輸入功率設(shè)置為30W。此外，測試期間還需要對一些模擬信息進(jìn)行檢測，所以示波器應(yīng)該選擇數(shù)模混合型。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 確定目標(biāo)群體

本試驗測試系統(tǒng)的運行載體選擇美國微軟公司的Windows操作系統(tǒng)，軟件部分選擇虛擬儀器開發(fā)軟件LabVIEW上的圖形編程模式。該平臺是美國國家儀器有限公司（National Instruments，NI）旗下專門為測試系統(tǒng)設(shè)計與檢測服務(wù)的檢測平臺，并涵蓋了硬件部分的執(zhí)行程序，設(shè)置相應(yīng)的驅(qū)動程序，進(jìn)而實現(xiàn)將不同形式的總線儀器整合到LabVIEW開發(fā)平臺中[6，7]。數(shù)字電路檢測系統(tǒng)軟件組成部分如圖2所示。

從圖2可以看出，測試系統(tǒng)軟件主界面包含應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫管理程序兩大板塊。其中，應(yīng)用程序包括IVI系統(tǒng)、功能測試模塊、故障診斷模塊以及測試報告生成四個部分：數(shù)據(jù)庫管理程序包含用戶信息庫、儀器信息庫、電路模型庫、電路故障庫以及測試狀態(tài)信息庫五個部分。在檢測系統(tǒng)初始階段以及完成階段，應(yīng)用程序會訪問數(shù)據(jù)庫信息，并在數(shù)據(jù)庫管理程序的幫助下獲取需要的信息資源。例如，IVI系統(tǒng)在開始階段需要從數(shù)據(jù)庫中獲取儀器信息資源。

在進(jìn)行應(yīng)用程序規(guī)劃設(shè)計時，通常選取“主模塊+功能插件”的方式進(jìn)行。具體來說，主模塊表示應(yīng)用程序的主體架構(gòu)，功能插件則表示依附于應(yīng)用程序、有自身專屬功能的模塊，例如，圖2中應(yīng)用程序下面顯示的4個部分均為功能插件。在實際運用時，為滿足不同狀態(tài)下的測試需求，要隨時對功能模塊和函數(shù)值進(jìn)行更改。

3 測試方法

自動檢測系統(tǒng)運行流程如圖3所示。開始檢測時，系統(tǒng)先進(jìn)行自檢，確定設(shè)備能夠正常運行后進(jìn)行功能檢測，功能檢測正確則生成檢測報告，假如功能檢測不正常，系統(tǒng)將進(jìn)入故障診斷環(huán)節(jié)，再生成檢測報告。從開始檢測到完成檢測，功能測試主要負(fù)責(zé)驗證電路板能否正常工作，故障診斷功能主要負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)程序運行的主要問題并進(jìn)行定位。

本試驗檢測采用的方法為偽窮舉法，這種測試方法是以窮舉法為載體而優(yōu)化改進(jìn)的。窮舉法可以理解為在進(jìn)行數(shù)字電路的輸入矢量計算時要考慮全部可能發(fā)生的狀況。眾所周知，數(shù)字電路的運行狀態(tài)包含有0、1，因此，n個輸入?yún)?shù)就能夠產(chǎn)生2n倍個測試矢量。這種檢測方法能夠檢測出數(shù)字電路中的全部故障，然而，當(dāng)將窮舉法應(yīng)用到大規(guī)模數(shù)字電路時，運行過程會耗費大量時間[8]。偽窮舉法對窮舉法的檢測思路進(jìn)行改進(jìn)，將待檢測電路分成若干部分，用窮舉法對每個部分進(jìn)行檢測，從而有效降低測試矢量數(shù)量，提高檢測速度。

4 結(jié)語

基于GPIB技術(shù)的數(shù)字電路自動測試系統(tǒng)能夠有效地解決NI檢測技術(shù)不能處理的難題，具有操作簡單、檢測成本低的優(yōu)點。同時，加強(qiáng)檢測系統(tǒng)硬件和軟件部分的合理設(shè)計，是確保自動檢測系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提，可以為數(shù)字電路朝更高層次發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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