安全計算機板級測試系統的設計

實(shí)現安全計算機的板級測試主要是針對FTSM進(jìn)行。邏輯板、輸入輸出板和通信板電路復雜，宜采用計算機全自動(dòng)測試。而安全電源板、3U組件、繼電器組件、AC 220 V-DC 12 V電源組件相對簡(jiǎn)單，且需要測試電壓、電流、指示燈是否點(diǎn)亮、亮度是否一致等指標，宜采用人工參與的計算機輔助半自動(dòng)測試。

　　1 安全計算機板級測試系統設計

　　1.1 系統總體結構

　　板級測試可能用于研發(fā)、生產(chǎn)、運營(yíng)維護等過(guò)程，安全計算機板級測試系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)該系統)需要解決兩個(gè)主要問(wèn)題：

　　(1)只有測試時(shí)才向待測電路板或組件提供受控電源，插拔待測電路板或組件之前能夠停止向待測電路板供電，以準確對上電時(shí)刻的待測電路板或組件進(jìn)行測試，并消除帶電插拔可能對測試結果造成的影響。

　　(2)只有測試時(shí)才向待測電路板或組件提供測試激勵信號，插拔待測電路板或組件時(shí)不向待測電路板輸出測試激勵信號;同時(shí)也要確保測試輸出信號的采集不會(huì )對待測電路板或組件造成不良影響。

　　該系統結構如圖1所示。其中測試上位機采用配置主流操作系統的普通PC機，內置3塊COTS數據采集卡(Data Acquisition Card，DAC)，運行基于高級語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的測試軟件。

　　測試控制器與DAC連接，主要完成測試待測電路板所需的測試激勵信號和對測試輸出信號進(jìn)行電平變換，同時(shí)提供待測電路板和電平變換電路所需的各種受控電源，測試控制器使用AC 220 V電源。由于測試邏輯板、輸入/輸出板需要的輸入激勵信號和測試輸出信號較多，因此設置測試控制器1用于對邏輯板、輸入/輸出板的測試，測試控制器1需要同時(shí)與2塊DAC連接。另外，設置測試控制器2用于測試其他的電路板和組件，測試控制器2需要與另外1塊DAC連接。測試控制器和有源測試插箱背板確保解決前述的兩個(gè)問(wèn)題。

　　安全計算機FTSM的安全電源板、輸入/輸出板、通信板及邏輯板安裝于標準的歐式插箱中，為了測試方便，在安全計算機板級測試系統設置了同樣的測試插箱。但與安全計算機FTSM插箱不同，測試插箱中不同種類(lèi)的電路板具備不同的插箱背板。其中，安全電源板、輸入/輸出板、邏輯板的測試插箱背板為只包括連接電路板、電源、測試激勵信號和測試輸出信號接插件的無(wú)源測試插箱背板，通信板的測試插箱背板為有源測試插箱背板，除接插件外還包括總線(xiàn)測試單元和其他邏輯電路。3U組件、繼電器組件、AC 220 V-DC 12 V電源組件則直接與測試控制器2連接。

　　需要指出，對通信板進(jìn)行測試時(shí)，測試控制器2只控制其供電電源，通信板運行測試程序，與其有源測試插箱背板配合完成測試，測試結果通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給上位機測試軟件。對邏輯板進(jìn)行測試時(shí)，其FPGA為測試專(zhuān)用版本，通過(guò)對特定的測試激勵信號產(chǎn)生特定的測試輸出來(lái)完成對邏輯板的板級測試。

　　1.2 系統硬件設計

　　測試控制器1的原理框圖如2所示，對應于輸入/輸出板測試，主要包括電源控制、按鈕輸入信號轉換、動(dòng)態(tài)信號轉換、輸出通道激勵信號轉換、輸入通道測試反饋、輸出通道測試反饋等模塊。對應于邏輯板測試，主要包括電源控制、測試激勵信號轉換、測試反饋信號轉換和雙向數據信號防護等模塊。

　　雙向數據信號防護模塊的原理框圖如圖3所示。邏輯板為ISA總線(xiàn)從設備，ISA總線(xiàn)的8位數據總線(xiàn)為雙向總線(xiàn)，其讀、寫(xiě)信號不能同時(shí)為低。而對于數據采集卡而言，其輸入數據和輸出數據只能分開(kāi)設置，因此設置該模塊完成讀、寫(xiě)信號同時(shí)為低保護邏輯。當數據采集卡輸出的讀、寫(xiě)信號同時(shí)為低時(shí)，該單元輸出的ISA總線(xiàn)讀信號強制為高，只要讀、寫(xiě)信號不同時(shí)為低，該單元輸出的ISA總線(xiàn)讀信號為直通邏輯。同時(shí)通過(guò)設置輸入緩沖和輸出緩沖單元，8位測試激勵數據只有在該單元輸出的ISA總線(xiàn)讀信號為低時(shí)由輸入緩沖單元輸出到ISA總線(xiàn)上，否則輸出緩沖單元將其輸出置成三態(tài)而不影響對寫(xiě)信號的測試。