用于功能測試系統設計的系統元件方法

2004年9月A版

　　在開(kāi)發(fā)功能測試系統時(shí)，對儀器、接口和軟件有很多選擇。良好的設計可使吞吐量最大、開(kāi)發(fā)時(shí)間最短，也容易進(jìn)一步升級。

　　最大吞吐量所涉及的問(wèn)題比簡(jiǎn)單的選擇快速儀器要多得多。最短開(kāi)發(fā)時(shí)間超出選擇最新軟件的范圍。為了使所設計的系統能夠容納更多的儀器，開(kāi)關(guān)和DUT可不必完全重新設計，這需要更多的大機箱。在設計中采用系統元件有助于解決這些問(wèn)題。

　　系統元件包括系統現成儀器，業(yè)內標準軟件和業(yè)內標準I/O。系統現成儀器必須具有如下特性：

　　業(yè)內標準軟件是現成可用的，并可用在任何地方。標準軟件具有良好的支持網(wǎng)絡(luò )。特別是Microsoft的Visual Studio.NET固件。

　　業(yè)內標準I/O由接口組成，這些接口具有公開(kāi)的性能指標，廣泛的接受性和普遍可用性。GPIB可達到目的正在快速地被Ethernet和USB替代。Fire Wire 仍然是一種有效的選擇。它們都被公認為IEEE標準。

　　為了說(shuō)明系統元件基設計的過(guò)程，下面以測試低頻，中等引腳數，中等功率模件(這種模件通常用在汽車(chē)和航空/國防行業(yè)中)的設計為例加以說(shuō)明。

設計

　　良好設計的第一步是設計一個(gè)既能滿(mǎn)足現在需要又能滿(mǎn)足將來(lái)護展的結構。為了有最大的靈活性，設計人員選擇外部PC，而不是嵌入式PC。把具有業(yè)內標準接口的模塊儀器和機架儀器進(jìn)行混和。為了處理將來(lái)的需要，應留出20%的槽或富裕的機架空間用于較大的機架或附近的儀器。

　　為了避免把慢速開(kāi)關(guān)放置在為高速儀器設計的卡機架中，應把開(kāi)關(guān)放置在隔離的子系統。為了使導線(xiàn)長(cháng)度和機架空間最小，把大量的互連放置在開(kāi)關(guān)子系統的前部。為使開(kāi)發(fā)時(shí)間最短，用帶儀器擴展和標準基驅動(dòng)器的Visual Studio.NET 開(kāi)發(fā)應用。

　　一旦做出高級結構決定，則工程技術(shù)人員注意力集中在適于專(zhuān)門(mén)DUT的詳細儀器要求，在本實(shí)例中，是在3個(gè)連接器上具有14引腳的一個(gè)電子調節模塊。根據測試性能指標，需要下列儀器：

　　根據這些要求，測試系統框圖示于圖1，包括機架安裝的任意波形/函數發(fā)生器和一個(gè)專(zhuān)門(mén)開(kāi)關(guān)卡盒或開(kāi)關(guān)盒。并且選擇4槽VXI機架，這包括數字化儀、16通道DAC和高速DMM。在PC后面機架上放置一個(gè)RS-232-C基CAN接口。在調試期間用帶面板的第2個(gè)DMM。

　　本系統具有4個(gè)GPIB儀器：電源、開(kāi)關(guān)盒、示波器和DMM。增加一個(gè)USB/GPIB轉換器。所以，對于GPIB接口不需要PC槽。選擇Fire Wire來(lái)控制VXI儀器，這是因為它是快速的行業(yè)標準接口。

　　用交叉纜線(xiàn)連接任意波形/函數發(fā)生器到PC的LAN。增加一個(gè)接口或路由器，可使系統處理更多LAN基儀器。LAN為利用儀器內置服務(wù)器進(jìn)行遠程觀(guān)察和編輯配置信息提供了機會(huì )。

有效地連接儀器

　　下一步是確定物理連接元件的最好方法，這種連接方法應能滿(mǎn)足進(jìn)一步擴展的要求。圖2示出整個(gè)的開(kāi)關(guān)子系統。

　　用短陣方法，工程技術(shù)人員可以連接任何儀器到任意DUT引腳，并容易增加儀器。除CAN總線(xiàn)外，到DUT的所有連接都是開(kāi)關(guān)轉換，這使得引腳間測量連接成為可能。

　　在這樣復雜的裝置中，地環(huán)路、寄生電流通路、短路、開(kāi)路、信號損失和雜散電容是共同的問(wèn)題。用下面的辦法可解決這些問(wèn)題。

　　任何測試工程技術(shù)人員應仔細考慮到DUT的大量互連或夾具系統。

　　對于小的DUT，采用簡(jiǎn)單的夾引線(xiàn)就足夠了。但基于下列原因，增加一個(gè)接口板是合適的。第1，接口板為安裝接口元件(如終端單元，保險絲和系統與DUT之間用戶(hù)電子裝置)提供一個(gè)物理配置?？梢园惭b這些元件到接口結構或結構的架上。沒(méi)有大量的互連，希望在另外地方放置這些元件。第2，用終端單元，在DUT改變時(shí)可容易地修改連線(xiàn)并在調試期間得到合適的測試連接。第3，用同一系統為不同的DUT提供一種快速和堅固改變連接的手段。

開(kāi)關(guān)轉換結構

　　對于給定的測試，必須在同一時(shí)間加上最大數量的測量或激勵源，這決定最好的開(kāi)關(guān)轉換結構。選擇4線(xiàn)總線(xiàn)，因為它允許用DMMC對DUT進(jìn)行4線(xiàn)阻抗測量。

　　路由2個(gè)矩陣點(diǎn)，POT1和POT2地(圖2)到DUT的同一引腳，其阻抗測量是非常精確的，因為遠程測量位置是在DUT中。若不用2線(xiàn)，較低精度的4線(xiàn)歐姆測量仍然在繼電器矩陣中是可能的。

　　很少必須有多于2個(gè)隔離儀器或4個(gè)單端儀器同時(shí)有效，因為電子模塊通常包含一個(gè)時(shí)間執行一個(gè)功能的內置測試程序。然而，可增加第5條總線(xiàn)做為單端裝置(如示波器或浮置裝置的公共基準)。為此，可選5線(xiàn)測量總線(xiàn)。

　　在用矩陣時(shí)，可連接多信號源到同一引腳。重要的是這些信號源在一起不要意外短路。應小心地編寫(xiě)開(kāi)關(guān)轉換程序以消除短路的可能性或當斷路發(fā)生時(shí)提供報警。

　　在用示波器時(shí)需要特別小心。示波器做為以地為基準的裝置，需要連接星地到機殼。通過(guò)繼電器處理此任務(wù)(見(jiàn)圖2中的1a/1b)。

　　另外，示波器不能測量分檔驅動(dòng)，因為它是浮置H橋電路。它可測量相對于地的Mot+或Mot—，但不能測量MOT+到Mot—，所以，系統需要一個(gè)隔離的數字化儀。

　　盡管圖2的測試系統適于16個(gè)通道，但圖2只示出一個(gè)DAC通道連接到矩陣。一般情況是控制到總互連的所有DAC線(xiàn)，這樣可以把它們連接到夾具中的不同DUT引腳。

　　這種方法不能靈活地編程連接DAC到任意引腳。若需要更多同時(shí)發(fā)生的DAC信號，而且希望永久地分配它們到DUT引腳，則可把同時(shí)發(fā)生的DAC信號饋入擴展矩陣。

利用驅動(dòng)器

　　把很多的接口結合在一起會(huì )引起編程問(wèn)題。運用帶專(zhuān)門(mén)儀器庫的Visual Studio.NET，控制程序可以容易地與各種類(lèi)型的儀器進(jìn)行通信。在VS.NET下運行的幾種驅動(dòng)器是現成的。

　　特別是，IVI(可互換虛擬儀器)開(kāi)發(fā)集團開(kāi)發(fā)的IVI-COM，這是基于Microsoft的Component Object Model (COM)標準基礎上的。也需要由VXIp1ug & Play Systems Alliance 確定的控制器獨立軟件模塊，這包括VXIplug&Play驅動(dòng)器和VISA(Virtual Instrnment Software Architectrre)I/O庫。用這些驅動(dòng)器，工程師可以用高度獨立的硬件來(lái)組成應用。

　　另外把VXIplug＆Play 和具有Microsoft的IntelliSense功能結合起來(lái)，在VS.NET環(huán)境下可容易做出最佳命令來(lái)獲得符合所需速度、精度和靈敏度的最佳配置。運用IntelliSense，用戶(hù)可寫(xiě)入儀器的符號名稱(chēng)(如MyHp34401)和小數點(diǎn)；然后，菜單呈現所有有用的儀器功能和描述。若功能需要任意參量，則這些參量可與其數據類(lèi)型一起呈現。

　　在設計和開(kāi)發(fā)環(huán)境，工程師要用圖形和文字基語(yǔ)言開(kāi)發(fā)測試。在制造中，標準是測試執行的依據，工程師可用圖形和文字混合語(yǔ)言編寫(xiě)預寫(xiě)程序。具體實(shí)例是用Visual Basic 和Visual C++、VS.NET為測試和GUI開(kāi)發(fā)提供廣泛的支持環(huán)境。

結語(yǔ)

　　設計一個(gè)功能測試系統需要預先計劃系統的靈活性、擴展性和速度。系統已有儀器、行業(yè)標準軟件和行業(yè)標準I/O可把此過(guò)程連接成一個(gè)整體。(益林)