基于MCU的測試系統(tǒng)

1 概述

隨著IT產(chǎn)業(yè)和通信技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)的高速發(fā)展，大量的生產(chǎn)裝備和產(chǎn)品的電子化、數(shù)字化、自動化、智能化的程度越來越高，與之配套的電子測量設(shè)備必須適應(yīng)這種形勢。因此，綜合測量技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體的自動測試系統(tǒng)發(fā)展日益完善，在一些高度電子化產(chǎn)品、航空航天和軍用武器裝備中以及工業(yè)自動化、通信、光學(xué)、能源等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

一般意義的自動測試系統(tǒng)是指采用計算機控制，能實現(xiàn)自動化測試的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)通常是在標(biāo)準(zhǔn)的測控總線或儀器總線(CAMAC、GPIB、VXI、PXI、CAN等)的基礎(chǔ)上組建而成的。目前，通用串行總線(Universal Serial Bus，即USB)以其方便的即插即用和熱插拔特性及較高的傳輸速率，成為PC機領(lǐng)域廣為應(yīng)用的外設(shè)連接規(guī)范。本文介紹的自動測試診斷系統(tǒng)是以五片P89C668單片機為核心組成故障診斷平臺，采用基于FT245BM USB芯片的通信卡建立計算機與測試診斷平臺通信的橋梁，使其能對需要檢測的組合邏輯數(shù)字電路板進行測試，并可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)診斷數(shù)據(jù)庫對產(chǎn)生故障的電路板進行自動故障定位。目前該系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N不含有不受控制的部件如CPU、存儲元件、晶振、阻容式單穩(wěn)態(tài)等的數(shù)字電路板進行自動測試及故障診斷，可測試的電路板邊緣連接器的最大引腳數(shù)為96個。

2 硬件結(jié)構(gòu)

該測試診斷系統(tǒng)的硬件主要由以下部分組成：

　　·計算機

　　·USB通信電纜

　　·USB通信卡

　　·多MCU系統(tǒng)測試診斷平臺

　　·微型開關(guān)電源

　　·散熱風(fēng)扇

　　·通道連接適配器板等

2.1 計算機

計算機的主要功能是通過USB接口控制測試診斷平臺，進而完成測試平臺系統(tǒng)自檢、通道輸入輸出的定義、發(fā)送測試激勵數(shù)據(jù)、接收響應(yīng)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算與分析等工作。

2.2 USB通信卡

USB通信卡是連接計算機與測試平臺的橋梁。它的主要功能一方面是將計算機發(fā)送的控制命令、數(shù)據(jù)送到測試平臺的主MCU，使測試平臺完成各種測試任務(wù)；另一方面是將測試平臺中多MCU系統(tǒng)的自檢信息和測試結(jié)果送往計算機，以供計算機進行判斷與分析。

USB通信卡是基于FTDI公司的FT8U245BM芯片組成的,具有數(shù)據(jù)傳送速率高(達8Mbs)和即插即用等優(yōu)點。

2.3 多MCU系統(tǒng)構(gòu)成的測試平臺

多MCU系統(tǒng)由一個主MCU和四個從MCU組成。所有的MCU均采用PHILIPS公司的P89C668單片機芯片，其內(nèi)部有可ISPIAP編程的64KB Flash程序存儲器和8KB RAM,每個機器周期可采用六個時鐘周期，是傳統(tǒng)單片機(80C51)的兩倍。在其全雙工增強型UART中具有幀錯誤檢測和自動地址識別功能，另外還具有可編程的時鐘輸出功能及可編程的計數(shù)器陣列(PCA)等，是PHILIPS公司MCU家族中較為高端的產(chǎn)品。多MCU系統(tǒng)構(gòu)成的測試平臺如圖1所示。

在本文設(shè)計的多MCU系統(tǒng)中，各個MCU的功能如下：

(1) 主機MCU的功能

負責(zé)與PC機的通信。通信采用目前流行的USB總線通訊方式，一方面接收來自于PC機的命令與數(shù)據(jù)，另一方面向PC機發(fā)送測試數(shù)據(jù)和自檢信息。

解釋來自PC機的命令，并向所有從機或者相應(yīng)的從機發(fā)送。對來自PC機的數(shù)據(jù)進行分類，并發(fā)送給相應(yīng)的從機。對自身的RAM進行自檢。

負責(zé)與四個從機的通信。通信為多機主-從方式，利用MCU的RxD和TxD端以全雙工UART串行模式進行通信，并使用幀錯誤檢測和自動地址識別功能。

管理四個從機進行同步測試。主MCU利用P1口的低四位(P1.4、P1.5、P1.6、P1.7)向四個從機發(fā)送同步控制信號，使得多個從機在測試過程中能夠保持同步性。