VXI總線自動測試系統(tǒng)測試接口設(shè)計

摘要：以GPIB-VXI總線儀器為基礎(chǔ)，針對某大型電子裝備幾十種組合的測試，研究了測試信號的動態(tài)分配、動態(tài)上拉和動態(tài)預(yù)處理方法，有效地解決了測試平臺對多種復(fù)雜被測對象的適配問題。

關(guān)鍵詞：VXI總線 ATS ISP技術(shù)

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)在武器系統(tǒng)中的應(yīng)用，電子裝備在品種數(shù)量、技術(shù)復(fù)雜程度和保障模式等方面都有了許多新的變化，主要表現(xiàn)在裝備品種多、數(shù)量少、技術(shù)復(fù)雜程度高、對檢測和診斷的要求也越來越高等。專用的測試設(shè)備因功能單一、效費比低而難以滿足要求。VXI儀器的出現(xiàn)和迅猛發(fā)展以及它在測試領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為研制高性能的通用自動測試系統(tǒng)分行了條件。

在以VXI總線儀器為基礎(chǔ)的測試系統(tǒng)中，針對多種被測對象（被測組合），測試系統(tǒng)通常需要適配器與之對應(yīng)。而且被測對象越多，所需的適配器就越多。這種結(jié)構(gòu)顯然不適合具有幾十種組合的復(fù)雜電子裝備的車載測試系統(tǒng)。為此，本文要用動態(tài)分配測試信號和測試資源的適配方式，并配合相應(yīng)的測試電纜，有效地解決了這一問題，實現(xiàn)了對復(fù)雜導(dǎo)彈武器系統(tǒng)各被測組合的綜合測試。

1 測試系統(tǒng)的組成

測試系統(tǒng)由工控機、VXI機箱、程控電源、中頻電源、示波器、測試接口、被測對象及其它外設(shè)構(gòu)成，構(gòu)成示意圖如圖1所示。

VXI機箱采用13槽C尺寸機箱E8403A，內(nèi)部包括192路數(shù)字I/O、64路A/D、16路D/A、256路多路開關(guān)（MUX）、D20系統(tǒng)、波形發(fā)生器、萬用表等資源，提供了激勵UUT和測試UUT響應(yīng)的基本條件。程控電源采用HP66000機箱和相應(yīng)的電源模塊，可同時輸出8路不同的電源，為UUT提供直流供電條件。中頻電源提供200V/400Hz三相交流電，以滿足某些被測組合的特殊供電要求。為彌補VXI數(shù)字I/O資源的不足，測試接口的控制直接由工控機完成。因此，工控機除包括主機、顯示器、打印機以提供測試的操作條件外，還包括1塊數(shù)字I/O卡，為測試接口提供控制信號，控制測試信號的動態(tài)分配、動態(tài)上拉和動態(tài)預(yù)處理等。

被測組合通過專門的測試電纜與測試接口連接。為從總體上減少各測試電纜的接頭數(shù)量，在不增加測試接口復(fù)雜性的前提下，測試接口只對常用的VXI資源（如A/D、D/A、數(shù)字I/O等）進行動態(tài)分配，并與交直流電源一起分配在一個120芯插座。對于D20系統(tǒng)及部分數(shù)字I/O信號，只有少數(shù)被測組合使用，而且在測試過程中不需任何處理，可直接分配到其它測試插座。這樣通過測試電纜可實現(xiàn)各資源到UUT測試端口的再分配。

萬用表、波形發(fā)生器及示波器通過256路MUX實現(xiàn)到UUT的連接。由于MUX本身具有靈活的控制功能，其輸入輸出通道直接與測試電纜并聯(lián)。

2 測試接口的硬件構(gòu)成

測試接口采用卡（模塊）結(jié)構(gòu)，由背板和6個信號預(yù)處理模塊（4個通用模塊、1個專用模塊和1個控制模塊）組成。各模塊間的信號關(guān)系如圖2所示。

控制模塊完成對專用模塊和通用模塊的控制，將工控機送來的信號分為數(shù)據(jù)、地址和讀寫控制信號，并按不同的地址訪問和控制相應(yīng)模塊、同時，為實現(xiàn)測試電纜及UUT的熱插拔，控制模塊也對各模塊加電實施控制。因此，控制模塊主要由數(shù)據(jù)和地址形成與驅(qū)動電路、地址譯碼電路、加電控制電路等組成。

專用模塊與UUT對應(yīng)。對UUT的特殊信號進行處理，為UUT提供特殊激勵或必要的模擬負載，必要時可根據(jù)被測對象的要求設(shè)計。

測試信號的動態(tài)分配、動態(tài)上拉和預(yù)處理由通用模塊完成。各模塊地十外，電路完全相同，包括信號分配、模塊信號處理、I/O信號處理以及必要的狀態(tài)顯示等電路，如圖3所示。

圖中，AB、DB、CB分別是來自控制模塊的地址、數(shù)據(jù)及讀寫控制信號，A/D、D/A及I/O為VXI總線系統(tǒng)資源。

ispLSI1032用于接收控制模塊送來的命令，對命令進行譯碼，驅(qū)動相關(guān)電路工作。信號分配電路主要由繼電器陣列和相關(guān)驅(qū)動電路組成，通過繼電器觸點的切換，實現(xiàn)信號到A/D、D/A、數(shù)字I/O等VXI資源的分配。模擬信號處理電路包括程控放大/衰減、濾波、AC/DC變換等電路，對來自UUT的模擬響應(yīng)信號進行預(yù)處理，并調(diào)理到適合A/D模塊測量的范圍。數(shù)字I/O信號處理電路包括輸入/輸出和輸出驅(qū)動（上拉）控制，以滿足某些UUT數(shù)字激勵對驅(qū)動的特殊要求。

為提高測試接口的可靠性，簡化其結(jié)構(gòu)，信號分配電路采用“二選一”多路開關(guān)方式，模塊信號處理電路也只涉及部分通道。因此，測試端口上信號分配不是任意的。對特定組合進行測試時，利用測試電纜進行信號的二次分配是必要的。

3 動態(tài)信號分配及處理的實現(xiàn)

由圖3可以看出，無論是模擬信號、I/O信號的處理，還是信號的分配，都是受ispLSI1032控制的。工控機通過將數(shù)據(jù)寫入該芯片相應(yīng)的輸出端實現(xiàn)程控放大器增益控制、上拉電阻切入、繼電器切換等功能。同時，為保證測試系統(tǒng)本身的可測試性，ispLSI1032還具有輸出引腳測試等功能。其主要功能可概括為三個方面：

①對信號分配電路、顯示電路、模擬信號處理電路和數(shù)字I/O信號處理電路實施控制；

②模塊自檢時給出自檢編碼及模塊代碼；

③具有引腳輸出數(shù)據(jù)測試功能。

對信號分配等電路的控制采用數(shù)據(jù)鎖存器組實現(xiàn)，即將各輸出控制引腳分配到數(shù)據(jù)鎖存器上，并賦以相應(yīng)的地址，根據(jù)不同的地址將控制數(shù)據(jù)鎖存到相應(yīng)的輸出引腳。

自檢編碼是為檢測信號預(yù)處理模塊到工控機的電纜而設(shè)，當(dāng)工控機通過AB線送來55H（或AAH）時，由DB線回送AAH（或55H），即AB的取反數(shù)據(jù)；模塊代碼是為識別各模塊而設(shè)，由片外硬件拔碼設(shè)置，工控機根據(jù)相應(yīng)地址由DB線讀出；輸出引腳測試功能用于檢測ispLSI1032輸出控制數(shù)據(jù)的正確性，即工控機通過DB線回讀各輸出引腳的數(shù)據(jù)。

綜合上述情況，ispLSI1032電路功能可用圖4所示的框圖說明。各輸出控制數(shù)據(jù)由4個數(shù)據(jù)鎖存器鎖存并直接輸出到各引腳；數(shù)據(jù)線各引腳采用雙向三態(tài)控制，寫入數(shù)據(jù)與各數(shù)據(jù)鎖存器相聯(lián)，讀出數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)選擇電路給出，同時，為實現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)的檢測，各輸出控制引腳也采用雙向方式；數(shù)據(jù)選擇電路受譯碼電路的控制，根據(jù)不同的地址分別輸出識別代碼、自檢編碼及4組輸出控制引腳的數(shù)據(jù)。IspLSI1032內(nèi)部數(shù)據(jù)流向控制信號由譯碼及輸入輸出控制電路產(chǎn)生，包括數(shù)據(jù)鎖存信號、數(shù)據(jù)選擇控制信號和數(shù)據(jù)線輸入輸出引腳的三態(tài)控制信號。

ispLSI1032是Lattice公司生產(chǎn)的高密度在系統(tǒng)可編程邏輯器件。由于其內(nèi)部邏輯由用戶確定，并可實時修改，因此在應(yīng)用上有很大的靈活性。利用Lattice公司ispDesign EXPERT軟件即可實現(xiàn)其電路功能的設(shè)計和下載。為直觀體現(xiàn)芯片電路功能并簡化設(shè)計過程，本文采用“原理圖+HVDL語言”方式，將ispLSI1032內(nèi)部電路按前述功能劃分為功能模塊，并以原理圖方式給出各功能模塊的連接關(guān)系，再利用VHDL語言給出各功能模塊的邏輯描述。

本文通過測試信號的動態(tài)分配和動態(tài)處理，有效地解決了VXI總線測試平臺對多種復(fù)雜被測對象的適配問題。采用ISP技術(shù)實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計，提高了系統(tǒng)的可靠性。應(yīng)用結(jié)果表明，系統(tǒng)對被測對象的適配性強，實現(xiàn)了對某電子裝備近40種組合的測試。同時，系統(tǒng)設(shè)計采用ISP技術(shù)，簡化了系統(tǒng)調(diào)試，縮短了系統(tǒng)研制周期；其功能仿真和實時仿真功能也保證了系統(tǒng)邏輯的正確性。