板級備件通用測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　0 引 言

　　隨著導(dǎo)彈武器裝備備件的日益增多，對交付部隊(duì)的多品種單板備件的測試維護(hù)就顯得尤為重要，必須有與之配套的電子測試設(shè)備，以適應(yīng)這種形勢，因此考慮引用綜合測量技術(shù)、自動化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的自動測試系統(tǒng)來降低部隊(duì)對單板備件測試的難度和復(fù)雜度，提高維護(hù)水平，使單板備件的測試簡單化，通用化。

　　1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法

　　1．1 硬件設(shè)計(jì)思路

　　備件板卡可以從總線和功能上進(jìn)行分類，但是由于總線和功能的繁雜，目前還不能統(tǒng)一。如果單純按照總線分類測試，可以采用的方案是一個(gè)主板擴(kuò)展數(shù)個(gè)總線，以適合不同的接口模板，模式框圖如圖1所示。如此實(shí)現(xiàn)對于總線測試而言是實(shí)現(xiàn)了一部分功能測試(無法測試CPU板)。如果按照功能分類測試，更是無法做到統(tǒng)一的。

　　依據(jù)以上論述，硬件設(shè)計(jì)首先應(yīng)該做到的就是必須統(tǒng)一總線接口，并做到總線接口可配置。實(shí)現(xiàn)總線接口統(tǒng)一后(不考慮接口功能測試)，測試方案可以簡化，如圖2所示。

　　統(tǒng)一總線接口的目的：在硬件連接達(dá)到統(tǒng)一的情況下，總線仿真板可以通過編程實(shí)現(xiàn)需要的總線形式。從本系統(tǒng)來講，總線仿真板可以實(shí)現(xiàn)圖1提到的6種總線?？偩€仿真板的硬件邏輯框圖如圖3所示。

　　總線仿真板的基本工作原理如下：測試主機(jī)通過“測試數(shù)據(jù)、命令信息存儲單元”發(fā)送數(shù)據(jù)與命令，現(xiàn)場可編程門列陣(FPGA)在獲得了相應(yīng)的命令信息后，實(shí)現(xiàn)測試總線和數(shù)據(jù)的仿真。FPGA的內(nèi)容是可在線重新配置的，它可以隨時(shí)按照主機(jī)的要求進(jìn)行邏輯接口的電氣轉(zhuǎn)換，同時(shí)也可以按照測試主機(jī)的要求實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的發(fā)送。

　　總線統(tǒng)一后，接下來需要考慮的是如何實(shí)現(xiàn)被測模板的互聯(lián)問題。統(tǒng)一的總線接口連接器定義CPCI連接器(因?yàn)闇y試主機(jī)框架為CPCI或VXI)，被測板卡通過轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)總線的互聯(lián)，I／O接口的測試可以通過電纜和各測試模塊連接?？偩€轉(zhuǎn)換框圖如圖4所示。

　　1．2 測試系統(tǒng)構(gòu)建

　　1．2．1 系統(tǒng)組成

　　總線的互聯(lián)問題解決后，需要解決的就是如何實(shí)現(xiàn)針對專用模板的測試。首先要搭建一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以涵蓋一些通用模板的測試，然后再介紹模板的測試過程，測試系統(tǒng)原理框圖如圖5所示。

　　1．2．2 通用型備件測試系統(tǒng)總線布局

　　通用型備件測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)為7槽CPCI總線無源底板，該底板采用多層布線加濾波技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高了CPCI總線信號的傳輸質(zhì)量。該底板共有9個(gè)插件位置，其中1個(gè)供電插槽，8個(gè)CPCI總線插槽。CPU模件占用一個(gè)CPCI插槽，2個(gè)I／O測試板、模擬量測試板、通訊測試板、總線仿真板、不占用總線被測板各占用一個(gè)插槽。底板布局如圖6所示。其中CN1～CN4用于連接被測模板的I／O部分。總線板和轉(zhuǎn)接板連接用的J2是可定義的仿真總線。

　　測試模型構(gòu)建就是針對每一種測試模板，在硬件上必須定義總線，定義總線的目的是當(dāng)被測模板開始測試時(shí)，仿真總線可以產(chǎn)生相應(yīng)的總線。另外就是定義板卡邏輯關(guān)系和數(shù)據(jù)模型，便于測試邏輯模塊化設(shè)計(jì)。測試模型是針對每種模板形成的單一數(shù)據(jù)庫單元，由于前文提到了6種總線接口，因此總線接口可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)單元，方便后續(xù)板卡邏輯設(shè)計(jì)使用。模板的測試邏輯設(shè)計(jì)時(shí)必須首先了解模板所有的技術(shù)參數(shù)和使用方法，然后利用測試模型庫和測試邏輯庫完成測試邏輯的搭建。

　　1．3 系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)

　　測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了測試覆蓋性，也就是說要在可能的情況下，測試種類盡量的多。由于以上方面的原因，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。為防止測試人員使用時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤，必須進(jìn)行容錯(cuò)及安全性設(shè)計(jì)。安全性設(shè)計(jì)的基本原則：測試過程中不能損壞被測模件。

　　測試系統(tǒng)中插入模板后，首先需要檢查電源地系統(tǒng)是否存在短路現(xiàn)象，為了保證安全，還需對模板的總線類別進(jìn)行甄別。因此，系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)一種診斷板。只要系統(tǒng)的供電電源存在，診斷板即處于工作狀態(tài)，即保證測試系統(tǒng)運(yùn)行前，完成基本診斷工作。

2 測試實(shí)例

　　為了更清楚地說明上述測試方法，下面以研華公司標(biāo)準(zhǔn)ISA總線開關(guān)量板卡PCL-734作為實(shí)例簡述測試過程。

　　2．1 PCL-734測試模型構(gòu)建

　　首先必須了解PCL-734的基本性能參數(shù)，表1列出了PCL-734的基本性能參數(shù)。

　　從表1可以看出，PCL-734是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ISA總線形式的升關(guān)量輸出板卡。測試模型構(gòu)建分兩步：第一步是總線接口設(shè)計(jì)，由于采用標(biāo)準(zhǔn)ISA總線，可以設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)單元，單個(gè)板卡測試不再考慮設(shè)計(jì)。第二步是板卡測試邏輯設(shè)計(jì)，板卡的測試邏輯可以完全按照PCL-734的手冊進(jìn)行，總線仿真板的底層驅(qū)動軟件和測試邏輯的接口軟件，通過驅(qū)動軟件獲取測試軟件執(zhí)行的數(shù)據(jù)信息，然后發(fā)送給總線仿真板執(zhí)行?？偩€仿真板把上層發(fā)送的數(shù)據(jù)通過仿真總線(此處為ISA)發(fā)送給被測板PCL-734，被測板卡即可實(shí)現(xiàn)約定的信號輸出。

　　2．2 測試

　　總線信號的轉(zhuǎn)換和測試邏輯的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)后，信號的測試已經(jīng)變得相對容易。此處需要測試的信號為OC輸出的開關(guān)量信號，測試系統(tǒng)的I／O測試板可以實(shí)現(xiàn)該類型信號的測試。

　　3 結(jié) 語

　　板級備件測試系統(tǒng)采用了成熟的設(shè)計(jì)技術(shù)，將現(xiàn)代測試技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融為一體，體現(xiàn)了通用化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)思想，通過實(shí)現(xiàn)總線的可配置而達(dá)到統(tǒng)一總線接口的目的，進(jìn)而滿足多種計(jì)算機(jī)類板卡的測試需求，并具有良好的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，提高了板級備件的測試效率，使板級備件的測試躍升到一個(gè)新水平，增強(qiáng)了部隊(duì)綜合保障能力，對于打贏未來高技術(shù)條件下的信息化戰(zhàn)爭具有重要意義。