基于MCU的測(cè)試系統(tǒng)

1 概述

隨著IT產(chǎn)業(yè)和通信技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，大量的生產(chǎn)裝備和產(chǎn)品的電子化、數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的程度越來越高，與之配套的電子測(cè)量設(shè)備必須適應(yīng)這種形勢(shì)。因此，綜合測(cè)量技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展日益完善，在一些高度電子化產(chǎn)品、航空航天和軍用武器裝備中以及工業(yè)自動(dòng)化、通信、光學(xué)、能源等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

一般意義的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是指采用計(jì)算機(jī)控制，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)通常是在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)控總線或儀器總線(CAMAC、GPIB、VXI、PXI、CAN等)的基礎(chǔ)上組建而成的。目前，通用串行總線(Universal Serial Bus，即USB)以其方便的即插即用和熱插拔特性及較高的傳輸速率，成為PC機(jī)領(lǐng)域廣為應(yīng)用的外設(shè)連接規(guī)范。本文介紹的自動(dòng)測(cè)試診斷系統(tǒng)是以五片P89C668單片機(jī)為核心組成故障診斷平臺(tái)，采用基于FT245BM USB芯片的通信卡建立計(jì)算機(jī)與測(cè)試診斷平臺(tái)通信的橋梁，使其能對(duì)需要檢測(cè)的組合邏輯數(shù)字電路板進(jìn)行測(cè)試，并可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)診斷數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)產(chǎn)生故障的電路板進(jìn)行自動(dòng)故障定位。目前該系統(tǒng)能夠?qū)Χ喾N不含有不受控制的部件如CPU、存儲(chǔ)元件、晶振、阻容式單穩(wěn)態(tài)等的數(shù)字電路板進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試及故障診斷，可測(cè)試的電路板邊緣連接器的最大引腳數(shù)為96個(gè)。

2 硬件結(jié)構(gòu)

該測(cè)試診斷系統(tǒng)的硬件主要由以下部分組成：

　　·計(jì)算機(jī)

　　·USB通信電纜

　　·USB通信卡

　　·多MCU系統(tǒng)測(cè)試診斷平臺(tái)

　　·微型開關(guān)電源

　　·散熱風(fēng)扇

　　·通道連接適配器板等

2.1 計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)的主要功能是通過USB接口控制測(cè)試診斷平臺(tái)，進(jìn)而完成測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)自檢、通道輸入輸出的定義、發(fā)送測(cè)試激勵(lì)數(shù)據(jù)、接收響應(yīng)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計(jì)算與分析等工作。

2.2 USB通信卡

USB通信卡是連接計(jì)算機(jī)與測(cè)試平臺(tái)的橋梁。它的主要功能一方面是將計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制命令、數(shù)據(jù)送到測(cè)試平臺(tái)的主MCU，使測(cè)試平臺(tái)完成各種測(cè)試任務(wù)；另一方面是將測(cè)試平臺(tái)中多MCU系統(tǒng)的自檢信息和測(cè)試結(jié)果送往計(jì)算機(jī)，以供計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷與分析。

USB通信卡是基于FTDI公司的FT8U245BM芯片組成的,具有數(shù)據(jù)傳送速率高(達(dá)8Mbs)和即插即用等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 多MCU系統(tǒng)構(gòu)成的測(cè)試平臺(tái)

多MCU系統(tǒng)由一個(gè)主MCU和四個(gè)從MCU組成。所有的MCU均采用PHILIPS公司的P89C668單片機(jī)芯片，其內(nèi)部有可ISPIAP編程的64KB Flash程序存儲(chǔ)器和8KB RAM,每個(gè)機(jī)器周期可采用六個(gè)時(shí)鐘周期，是傳統(tǒng)單片機(jī)(80C51)的兩倍。在其全雙工增強(qiáng)型UART中具有幀錯(cuò)誤檢測(cè)和自動(dòng)地址識(shí)別功能，另外還具有可編程的時(shí)鐘輸出功能及可編程的計(jì)數(shù)器陣列(PCA)等，是PHILIPS公司MCU家族中較為高端的產(chǎn)品。多MCU系統(tǒng)構(gòu)成的測(cè)試平臺(tái)如圖1所示。

在本文設(shè)計(jì)的多MCU系統(tǒng)中，各個(gè)MCU的功能如下：

(1) 主機(jī)MCU的功能

負(fù)責(zé)與PC機(jī)的通信。通信采用目前流行的USB總線通訊方式，一方面接收來自于PC機(jī)的命令與數(shù)據(jù)，另一方面向PC機(jī)發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)和自檢信息。

解釋來自PC機(jī)的命令，并向所有從機(jī)或者相應(yīng)的從機(jī)發(fā)送。對(duì)來自PC機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，并發(fā)送給相應(yīng)的從機(jī)。對(duì)自身的RAM進(jìn)行自檢。

負(fù)責(zé)與四個(gè)從機(jī)的通信。通信為多機(jī)主-從方式，利用MCU的RxD和TxD端以全雙工UART串行模式進(jìn)行通信，并使用幀錯(cuò)誤檢測(cè)和自動(dòng)地址識(shí)別功能。

管理四個(gè)從機(jī)進(jìn)行同步測(cè)試。主MCU利用P1口的低四位(P1.4、P1.5、P1.6、P1.7)向四個(gè)從機(jī)發(fā)送同步控制信號(hào)，使得多個(gè)從機(jī)在測(cè)試過程中能夠保持同步性。