基于PXI總線技術的數模混合電路板故障診斷系統

劉瀚旻

（海軍駐南昌地區航空軍事代表室，江西 南昌330024）

0 引言

隨著電子技術的快速發展，特別是數字技術及各種超大規模集成電路的廣泛應用，電子裝備尤其是軍用電子裝備結構越來越復雜，功能越來越完善，自動化程度也越來越高。雖然電子系統的性能得到了提高，但是對測試和維修保障也產生了測試流程復雜、測試時間長、維修保障困難、維修費用高等諸多問題，這些問題嚴重影響了電子設備的完好性和壽命周期。如何對故障進行準確快速的定位，便成了故障診斷過程中日益突出的矛盾，早期的故障診斷是依據人對被診斷對象的感覺、聽覺、觸覺等感官和以往積累的相關經驗，對其狀態特征進行分析，判斷某些故障的存在，或預測故障發生的時間。通過對大量電路板故障診斷過程總結后，會發現電路板的故障診斷具有相似性、重復性、專業性，即同一型號同一功能的電路板故障診斷測試流程相似，各種接線測試邏輯往往相同，針對上述問題，本文提出一種將測試流程、測試邏輯進行歸類，并保存管理，同時可以讓測試流程自動執行的軟件系統，操作人員按照測試邏輯將相應的激勵信號源接入電路板相應的端子后，只需要通過運行測試序列，讀取各個測試節點運行過程中的反饋信號便可進行故障定位，至此由測試人員將測試邏輯編輯成測試序列保存后，便可在簡化今后測試工作的同時提高故障的診斷效率，大大提高系統可維護性。

1 系統硬件

要對數?；旌想娐钒暹M行故障診斷，測試人員往往需要給電路上的不同節點加載所需信號從而恢復局部電路到正常工作狀態，據此，硬件系統需要提供強大的信號輸出，以及信號檢測功能，本文系統中具體包含便攜式一體化PXI14槽機箱，以及控制器模塊、數字萬用表模塊、頻率計模塊、信號源模塊、繼電器模塊、矩陣開關模塊、高速IO、普通IO、示波器、模擬量采集、模擬量輸出、程控電源等14個PXI模塊，其組成關系如圖1所示。

圖1 硬件系統模塊結構圖

從結構圖中可以看出，系統通過兩個矩陣模塊實現了32路外接信號線的功能復用，即通過矩陣的不同位置切換可以讓指定功能的硬件模塊連接到對應的外接信號線，便可以進行信號的輸出或者信號測量。

2 系統軟件

軟件主要包含測試序列編輯環境，即IDE集成開發環境，該部分系統實現測試序列的編輯、管理、調試、運行等工作，如圖2所示。

圖2 編輯環境主界面

測試序列運行環境，即對當前測試序列進行運行的軟件環境，該部分系統實現測試序列的測試結果管理、運行，以及測試序列過程中各個節點當前的狀態進行監測，測試人員直觀的通過測試節點反饋信號對故障快速準確定位，如圖3所示。

圖3 運行環境主界面

2.1 測試序列編輯環境

軟件系統采用虛擬儀器的操作方式，實現直觀方便的測試節點添加、刪除、配置等測試序列編輯工作，將各個模塊的各個通道抽象成一個個圖形，然后通過連線的方式建立各個測試節點的關聯邏輯，測試節點根據所對應的不同模塊，具有不同的功能，即節點具有輸出信號、接收信號、判斷信號的能力，如圖4所示為測試序列的一部分。

圖4中包含了測試序列的關聯邏輯、條件判斷邏輯以及循環邏輯等，測試節點的添加通過圖形化的選擇，拖曳到編輯面板中，從而實現快速準確的節點添加，節點間的邏輯關系通過快捷菜單或者鼠標聯線即可添加，并未測試序列添加了選擇、復制、粘貼、刪除以及反悔操作等編輯方式，使測試序列方便快捷地完成編輯。

圖4 測試序列

在測試序列編輯完成后，系統提供了測試序列的調試功能即生成測試序列后，便可以通過設置斷點、單步執行、暫停執行的調試手段，實時控制測試序列的執行過程，從而方便快捷的檢測測試邏輯，以及測試序列的正確性、有效性，如圖5所示為測試序列運行過程中的調試輸出信息。

圖5 運行輸出

通過對運行過程中的輸出信息，為序列運行過程中的通道操作提供完整的運行記錄，對其進行保存后可以方便測試記錄的對比工作，為之后的電路板檢測提供依據。

2.2 測試序列運行環境

測試序列通過編輯、調試符合測試邏輯以及測試要求后，便可以進行保存，通過運行環境對測試序列進行運行，運行環境與編輯環境相比較，最大的區別在于運行環境不再具有測試序列的編輯功能，測試序列對于運行環境而言只具備只讀屬性，但在運行環境中加強了信號監測，可以從軟件界面上直觀地看到當前模塊通道的信號狀態，從而第一時間判斷出接收信號的正確性，實現電路板故障的快速準確定位，如圖6所示為信號監測面板。

圖6 信號監測面板

3 結論

在實際應用中，該系統適應性強，能對大量不同類型的電路板進行故障診斷，軟件系統方便操作，容易掌握，同時能夠根據測試邏輯，迅速反映出電路故障所在區域，具有廣泛的應用前景。通過以上系統的開發，今后還可延續該故障診斷系統，將常用測試邏輯以及經典電路的測試邏輯進行總結存儲，讓系統根據電路板類型自動生成符合測試邏輯的測試序列，實現電路板故障的自動診斷。