采用LabVIEW的存儲器檢測系統設計方案

概述：文中分析了存儲器的故障類型，研究March算法并進行了擴展。系統以LabVIEW作為軟件工具，實現了對存儲器的自動測試，用數據庫實現了測試算法與測試程序的分離。該系統具有操作容易，可擴展性強等特點，有效提高了對某裝備存儲器的測試效率。針對某裝備的存儲器沒有相應的測試設備，測試內容比較繁瑣，設計了基于LabVlEW的存儲器檢測系統。硬件依托PXI測試總線予以實現．具有可靠性高．靈活性強的特點。針對組合存儲器的特點，設計了專用的接口適配器，主要用于實現信號的同步和調理。

??? 在電子設備運行過程中，存儲器發生故障或失效，不僅導致經濟損失，而且還有可能導致災難性的后果。因此存儲器的測試也成為當今世界的一個重要問題，在軍事裝備中存儲器正扮演著很重要的角色。目前，基于虛擬儀器設計的自動測試系統已成為主流，而軟件則是虛擬儀器的核心。在此，以LabVIEW為軟件工具，結合相應的數字I／O卡，開發一套用于某裝備存儲器檢測的檢測系統。

1 總體方案及硬件設計
1．1 需求分析
??? 該系統所選的被測對象是某型裝備中的公用存儲器，測試通道有地址總線18根、數據總線18根，控制線3根(控制線共7根，其中3根有效)。其中，狀態輸出信號表示讀／寫信號是否有效；讀／寫信號表示對RAM的讀／寫操作；數據輸出有效信號表示數據輸出是否有效。容量8 KB，讀周期400 ns，寫周期500 ns，供電電壓5 V。
1．2 系統硬件設計
??? 該硬件系統，以中心計算機為主體，以插入其中的數字I／O卡為功能部件。通過計算機控制數字I／O卡進行數字信號的輸出和測量。由此可知，系統平臺的搭建關鍵是選擇合適的數字I／O卡。該系統測試的主要信號有地址信號、數據信號和控制信號。考慮到輸出位數和速度，用NI公司的數字波形發生器／分析儀6542，它具有32路可雙向控制的通道，可方便地進行信號輸出和對信號的采集。該模塊每個通道都有1 Mb，8 Mb和64 Mb的板載內存，便于測試信息的存儲。
1．3 接口適配器設計和端口的分配
??? 接口適配器用于連接被測設備和測試平臺。設計時只選用一塊6542模塊，所以只有32個輸出通道，不能實現所有信號的有效同步輸出，設計時需采用數據線和地址線共用的原則予以解決。接口適配器的組成框圖如圖1所示。選擇6542的portO～port2作為公用的地址線和數據線，port3作為控制線。鎖存器選擇雙向鎖存器，通過鎖存方向控制數據的輸入／輸出，片選控制線控制數據的鎖存，鎖存輸出控制線控制鎖存器里的數據讀出。

2 存儲器測試算法分析
2．1 存儲器故障類型
??? 存儲器故障總體可以分為單個單元的故障和單元之間的故障兩類。單個單元的故障包括：粘滯故障(SAF)一個陣列總是0或1；轉換故障(TF)，即一個特定單元在一定轉換序列后不能進行0／1翻轉；數據保持故障(DFR)，即一個單元在一段時間后不能保持它的邏輯值等。單元之間的故障主要是耦合故障(CF)，它包括字間故障和字內故障。

2．2．March算法
??? 針對存儲器不同的故障類型，提出了多種存儲器的測試算法，如March算法、Walking算法、Calloping算法等。其中，March算法具有較高的故障覆蓋率，較小的時間復雜度，在存儲器測試中得到廣泛應用。其基本步驟用公式表示如下：

式中：Cij表示第i行，第j列的存儲單元；R表示讀操作；W表示寫操作；表示全部C的集合；∑表示，集內的總和；逗號“，”是公式內各有序操作之間的分隔符；0或1表示背景數據和操作數據。根據公式可以算出測試的復雜度為5N。簡單說就是按照一定的規則向存儲器寫入和讀出數據。針對不同的故障模型，在測試中添加不同的數據背景可以實現相應的故障覆蓋。通常，一種算法不能覆蓋所有的故障類型，所以測試時要用兩種或兩種以上的算法。
2．3 March算法在檢測系統中的應用
??? 一般的March算法都是以位進行操作的，而被測對象是18位的數據通道，存儲方式為字節存儲，因此應該對March算法進行擴展。測試時不僅要考慮到字間故障，而且也應該考慮一個字內多個位之間的耦合故障。面對這種情況就應該增加March算法的測試數據。對于N位的存儲器，共有log2N+1種測試數據，文獻給出了數據背景的計算公式。被測對象有18位存儲器，通過計算有5組測試數據：

3 系統的軟件設計
3．1 軟件總體方案
??? 該系統軟件部分基于虛擬儀器技術進行開發。選擇LabVIEW作為測試程序開發工具，Access作為數據庫工具。整個軟件由主控程序、人機界面、測試模塊、診斷模塊、數據庫模塊組成。主控程序負責各個模塊之間的調用和協調；人機界面實現用戶與測試系統的交互；測試模塊完成數字信號的輸出和采集；數據庫模塊主要用于實現整個系統數據的管理。
3．2 主程序
??? 主程序依托LabVIEW軟件，采用模塊化的設計思想，主要包括程序初始、測試數據、讀／寫數據、取消設置、和錯誤判斷五個部分。程序初始模塊，用于進行面板參數設置和板卡設置；測試數據模塊。用于：通過對數據庫數據的查詢，提取地址和數據等信息；通過對讀／寫信息的判斷，選擇數據信息輸出的讀入。如果測試時出現異常現象，則由程序輸出自定義錯誤，通過自定義錯誤傳遞故障信息，同時跳出讀／寫循環；取消設置，用來恢復測試時改變的各個參數；錯誤判斷模塊，用于判斷錯誤類型，通過判斷自定義錯誤攜帶的信息判斷故障類型，并反饋給人機界面。圖2是主程序的程序框圖。

3．3 測試程序
??? 對存儲器測試時采用March算法。March算法的特點是向存儲器順序地寫入和讀出數據，通過分析數據判斷存儲器的故障。因此在測試程序的編制過程中，數字信號的輸入／輸出較為關鍵。圖3是讀／寫操作的程序框圖。根據適配器的實際方案．數據的輸入／輸出在設計時也有一定的要求。向存儲器寫數據時分為三個步驟：向鎖存器寫地址，向鎖存器寫數據，鎖存器和狀態輸出。讀取存儲器的數據分為4個步驟：向鎖存器寫地址，鎖存器和狀態輸出，檢測數據輸出有效信號，讀鎖存器數據。實際應用時，可以根據不同的芯片，設置不同的延遲時間，以滿足讀／寫周期的要求。

3．4 數據庫設計
??? 軟件設計時，采用主控程序與測試信息分離的思想，通過數據庫來存儲測試信息。數據庫采用比較常用的數據庫Access。測試時，根據不同的測試算法，將不同測試數據編繪到數據庫中。測試時主程序通過SQL語言對數據庫進行調用，控制數字信號的輸入／輸出，從而實現測試內容的可擴展性。根據Marct，算法的規則，設計數據表時，要設計編號、讀／寫操作、地址、數據和結束標志5列。編號用來實現Marcrt算法的順序執行；讀／寫操作用于主程序中判斷數據的讀／寫操作；地址用于存儲地址信息；數據用于存儲數據信息；結束標志用于結束本算法的測試。數據庫存儲表格如圖4所示。第一行表示第一次讀／寫操作，向0地址寫入數據80。

4 結 語
??? 采用NI系列PXI板卡及靈活方便的LabVIEW軟件平臺，構建了一套某裝備存儲器的檢測系統。通過數據庫實現了測試算法與測試程序的獨立性，可以根據不同的March算法進行測試。實驗結果表示，該系統具有自動測試性強，容易操作，可擴展性強等特點，有效提高了對某裝備存儲器的測試效率。