板級備件通用測試系統設計

陳桂明,成 坤,劉 虎,劉好杰

摘 要:針對板級備件種類的多樣性,采用統一總線接口并實現總線的可配置的方法設計了一種通用測試系統。在硬件連接達到統一的情況下,總線仿真板可以通過編程實現需要的總線形式,達到測試多種型號板級備件的目的。介紹設計思路及系統組成,并通過實例分析了測試過程。該系統具有良好的可擴展性,能滿足多種板級備件的測試需要。

關鍵詞:備件;總線;通用測試系統;板卡

中圖分類號:TP274文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)19-056-03

Design for General Purpose Test System of Spare Parts

CHEN Guiming1,CHENG Kun1,LIU Hu2,LIU Haojie3

(1.Second Artillery Engineering University,Xi′an,710025,China;2,Chinese Spaceflight Era Electron Company,Xi′an,710065,China;

3.PLA Sergeant College of the Second Artillery,Qingzhou,262500,China)

Abstract:Aiming at the diversity of spare parts,adopting the method of united bus interface and using the bus together to design a general-purpose test system.In the instance of uniting the hardware,in order to test multi-model spare parts,the bus emulator can get the type of bus needed by compiling programs.The paper summarizes the design thought and structure of the system.There is an example which expatiates on the test process.The system is extensible,it can meet the test needs of the multiform spare parts.

Keywords:spare part;bus;general purpose test system;board

0 引 言

隨著導彈武器裝備備件的日益增多,對交付部隊的多品種單板備件的測試維護就顯得尤為重要,必須有與之配套的電子測試設備,以適應這種形勢,因此考慮引用綜合測量技術、自動化技術和計算機技術于一體的自動測試系統來降低部隊對單板備件測試的難度和復雜度,提高維護水平,使單板備件的測試簡單化,通用化[1-3]。

1 設計內容及方法

1.1 硬件設計思路

備件板卡可以從總線和功能上進行分類,但是由于總線和功能的繁雜,目前還不能統一。如果單純按照總線分類測試,可以采用的方案是一個主板擴展數個總線,以適合不同的接口模板,模式框圖如圖1所示。如此實現對于總線測試而言是實現了一部分功能測試(無法測試CPU板)。如果按照功能分類測試,更是無法做到統一的[4]。

圖1 主板擴展數個總線測試方案

依據以上論述,硬件設計首先應該做到的就是必須統一總線接口,并做到總線接口可配置。實現總線接口統一后(不考慮接口功能測試),測試方案可以簡化,如圖2所示。

圖2 總線統一測試方案

統一總線接口的目的:在硬件連接達到統一的情況下,總線仿真板可以通過編程實現需要的總線形式。從本系統來講,總線仿真板可以實現圖1提到的6種總線。總線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:測試主機通過“測試數據、命令信息存儲單元”發送數據與命令,現場可編程門列陣(FPGA)在獲得了相應的命令信息后,實現測試總線和數據的仿真。FPGA的內容是可在線重新配置的,它可以隨時按照主機的要求進行邏輯接口的電氣轉換,同時也可以按照測試主機的要求實現測試數據的發送[5-7]。

圖3 總線仿真板原理框圖

總線統一后,接下來需要考慮的是如何實現被測模板的互聯問題。統一的總線接口連接器定義CPCI連接器(因為測試主機框架為CPCI或VXI),被測板卡通過轉接板實現總線的互聯,I/O接口的測試可以通過電纜和各測試模塊連接[8]。總線轉換框圖如圖4所示。

圖4 總線轉換框圖

1.2 測試系統構建

1.2.1 系統組成

總線的互聯問題解決后,需要解決的就是如何實現針對專用模板的測試。首先要搭建一個系統,這個系統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,測試系統原理框圖如圖5所示。

圖5 測試原理框圖

1.2.2 通用型備件測試系統總線布局

通用型備件測試系統設計為7槽CPCI總線無源底板,該底板采用多層布線加濾波技術進行設計,提高了CPCI總線信號的傳輸質量。該底板共有9個插件位置,其中1個供電插槽,8個CPCI總線插槽。CPU模件占用一個CPCI插槽,2個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。總線板和轉接板連接用的J2是可定義的仿真總線。

測試模型構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被測模板開始測試時,仿真總線可以產生相應的總線。另外就是定義板卡邏輯關系和數據模型,便于測試邏輯模塊化設計。測試模型是針對每種模板形成的單一數據庫單元,由于前文提到了6種總線接口,因此總線接口可以實現標準單元,方便后續板卡邏輯設計使用。模板的測試邏輯設計時必須首先了解模板所有的技術參數和使用方法,然后利用測試模型庫和測試邏輯庫完成測試邏輯的搭建。

圖6 底板布局

1.3 系統的安全性設計

測試系統設計時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,使得系統設計較為復雜。為防止測試人員使用時產生錯誤,必須進行容錯及安全性設計。

安全性設計的基本原則:測試過程中不能損壞被測模件。

測試系統中插入模板后,首先需要檢查電源地系統是否存在短路現象,為了保證安全,還需對模板的總線類別進行甄別。因此,系統需要設計一種診斷板。

只要系統的供電電源存在,診斷板即處于工作狀態,即保證測試系統運行前,完成基本診斷工作。

2 測試實例

為了更清楚地說明上述測試方法,下面以研華公司標準ISA總線開關量板卡PCL-734作為實例簡述測試過程。

2.1 PCL-734測試模型構建

首先必須了解PCL-734的基本性能參數,表1列出了PCL-734的基本性能參數[9]。

表1 PCL-734基本性能指標

序號性能指標

132路隔離開關量輸出,OC輸出,驅動電流最大200 mA,最大承受電壓40 V。

2數據操作方式:字節操作。

3地址范圍:ID00～7對應300H,ID08～15對應301H,ID16～23對應302H,ID24～31對應303H。

4信號輸出形式:DB37連接器,定義參考說明書。

5總線形式:ISA

從表1可以看出,PCL-734是一個標準ISA總線形式的開關量輸出板卡。測試模型構建分兩步:

第一步是總線接口設計,由于采用標準ISA總線,可以設計為標準單元,單個板卡測試不再考慮設計。

第二步是板卡測試邏輯設計,板卡的測試邏輯可以完全按照PCL-734的手冊進行,總線仿真板的底層驅動軟件和測試邏輯的接口軟件,通過驅動軟件獲取測試軟件執行的數據信息,然后發送給總線仿真板執行。總線仿真板把上層發送的數據通過仿真總線(此處為ISA)發送給被測板PCL-734,被測板卡即可實現約定的信號輸出[10]。

2.2 測試

總線信號的轉換和測試邏輯的設計實現后,信號的測試已經變得相對容易。此處需要測試的信號為OC輸出的開關量信號,測試系統的I/O測試板可以實現該類型信號的測試。

3 結 語

板級備件測試系統采用了成熟的設計技術,將現代測試技術與計算機技術融為一體,體現了通用化、模塊化、標準化的設計思想,通過實現總線的可配置而達到統一總線接口的目的,進而滿足多種計算機類板卡的測試需求,并具有良好的穩定性和可擴展性,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新水平,增強了部隊綜合保障能力,對于打贏未來高技術條件下的信息化戰爭具有重要意義。

參考文獻

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