GPIB技術在數字電路自動測試系統設計中的應用

馮菲菲

摘 要：數字電路在社會生產中發揮著重要的作用，隨著社會的不斷發展，其復雜程度越來越高，這給數字電路的系統故障檢測帶來了較大的難題。NI檢測技術操作復雜并且成本較高，適用范圍比較狹窄。因此，本文設計了基于GPIB技術的數字電路自動測試系統，從系統硬件和軟件兩個部分著手，采用偽窮舉法對測試系統進行檢測，確保設計出的測試系統能夠滿足實際數字電路使用需求。

關鍵詞：GPIB技術;數字電路;自動;測試系統

中圖分類號：TP274.4 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）31-0008-03

Application of GPIB Technology in the Design of Digital

Circuit Automatic Test System

FENG Feifei

（Zhongshan Cemetery Administration Bureau，Nanjing Jiangsu 210000）

Abstract： Digital circuits play an important role in social production，with the continuous development of society， its complexity is getting higher and higher， which brings great problems to the system fault detection of digital circuits. NI detection technology is complex and costly， and its scope of application is relatively narrow. Therefore， this paper designed a digital circuit automatic test system based on GPIB technology，and started with the two parts of the system hardware and software， and used the pseudo-exhaustive method to test the test system to ensure that the designed test system can meet the actual digital circuit usage requirements.

Keywords： GPIB technology;digital circuits;automatic;test system

數字電路的出現給我國許多領域造成了非常大的沖擊，在日常生產和生活中產生了非常大的影響。隨著社會經濟的不斷發展和科學技術水平的不斷提升，數字電路系統更加煩瑣，這給數字電路設計規劃和故障檢測帶來較大的難題。為了解決這樣的問題，確保數字電路能夠穩定運行，人們要加強數字電路系統測試?，F階段，比較著名的數字電路檢測方式是德科技等公司研制的NI檢測技術，然而該檢測方式成本較高且使用難度較大，不具有普遍適用性[1]。為此，本文提出了基于計算機USB接口的GPIB檢測技術，結合被檢測電路的雷達特征，構建了集合計算機、檢測設備、檢測算法以及軟件的綜合自動測試系統。

1 系統硬件組成部分

通常情況下，計算機設備與檢測儀器主要通過總線連接起來。目前，常用的總線技術較多，有VXI總線、PXI總線、GPIB總線等，其在數字電路系統檢測中具有非常廣泛的應用[2，3]。以GPIB技術創建的檢測儀器具有運行可靠、檢測準確、易于操作以及制作成本低等優勢，主要應用在小規模的數字電路系統設計與檢測中。筆者設計的數字電路檢測系統主要采用GPIB技術，實現了計算機設備與檢測儀器之間的連通。

數字電路自動測試系統由多個部分構成，通常包含主控計算機、GPIB控制裝置、能夠與GPIB連接的檢測設備等[4]。本試驗采用基于USB數字量的I/O模塊，該方法能夠實現信息雙向快速傳輸，同時每個方向的存儲大小可以達到4096kbps，信息輸送速率也能夠達到50MHz。數字電路檢測系統硬件組成部分如圖1所示[5]。

該模塊是以USB接口為媒介和計算機設備進行連通的，通過執行測試軟件的程序命令，能夠產生激勵信號，并將該信號導入測試系統中，對數字電路出現的反饋信息和檢測位置的數字信息進行收集。

通常，檢測裝置包含示波器、萬用表等設施。對數字電路需要提供的電源電壓進行計算，得出程控電源可以滿足±5V、±12V，總輸入功率設置為30W。此外，測試期間還需要對一些模擬信息進行檢測，所以示波器應該選擇數?；旌闲?。

2 系統軟件設計

2.1 確定目標群體

本試驗測試系統的運行載體選擇美國微軟公司的Windows操作系統，軟件部分選擇虛擬儀器開發軟件LabVIEW上的圖形編程模式。該平臺是美國國家儀器有限公司（National Instruments，NI）旗下專門為測試系統設計與檢測服務的檢測平臺，并涵蓋了硬件部分的執行程序，設置相應的驅動程序，進而實現將不同形式的總線儀器整合到LabVIEW開發平臺中[6，7]。數字電路檢測系統軟件組成部分如圖2所示。

從圖2可以看出，測試系統軟件主界面包含應用程序、數據庫管理程序兩大板塊。其中，應用程序包括IVI系統、功能測試模塊、故障診斷模塊以及測試報告生成四個部分：數據庫管理程序包含用戶信息庫、儀器信息庫、電路模型庫、電路故障庫以及測試狀態信息庫五個部分。在檢測系統初始階段以及完成階段，應用程序會訪問數據庫信息，并在數據庫管理程序的幫助下獲取需要的信息資源。例如，IVI系統在開始階段需要從數據庫中獲取儀器信息資源。

在進行應用程序規劃設計時，通常選取“主模塊+功能插件”的方式進行。具體來說，主模塊表示應用程序的主體架構，功能插件則表示依附于應用程序、有自身專屬功能的模塊，例如，圖2中應用程序下面顯示的4個部分均為功能插件。在實際運用時，為滿足不同狀態下的測試需求，要隨時對功能模塊和函數值進行更改。

3 測試方法

自動檢測系統運行流程如圖3所示。開始檢測時，系統先進行自檢，確定設備能夠正常運行后進行功能檢測，功能檢測正確則生成檢測報告，假如功能檢測不正常，系統將進入故障診斷環節，再生成檢測報告。從開始檢測到完成檢測，功能測試主要負責驗證電路板能否正常工作，故障診斷功能主要負責發現程序運行的主要問題并進行定位。

本試驗檢測采用的方法為偽窮舉法，這種測試方法是以窮舉法為載體而優化改進的。窮舉法可以理解為在進行數字電路的輸入矢量計算時要考慮全部可能發生的狀況。眾所周知，數字電路的運行狀態包含有0、1，因此，n個輸入參數就能夠產生2n倍個測試矢量。這種檢測方法能夠檢測出數字電路中的全部故障，然而，當將窮舉法應用到大規模數字電路時，運行過程會耗費大量時間[8]。偽窮舉法對窮舉法的檢測思路進行改進，將待檢測電路分成若干部分，用窮舉法對每個部分進行檢測，從而有效降低測試矢量數量，提高檢測速度。

4 結語

基于GPIB技術的數字電路自動測試系統能夠有效地解決NI檢測技術不能處理的難題，具有操作簡單、檢測成本低的優點。同時，加強檢測系統硬件和軟件部分的合理設計，是確保自動檢測系統穩定運行的前提，可以為數字電路朝更高層次發展奠定基礎。

參考文獻：

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