VXI總線自動測試系統(tǒng)測試接口設計

摘要：以GPIB-VXI總線儀器為基礎，針對某大型電子裝備幾十種組合的測試，研究了測試信號的動態(tài)分配、動態(tài)上拉和動態(tài)預處理方法，有效地解決了測試平臺對多種復雜被測對象的適配問題。

關鍵詞：VXI總線 ATS ISP技術

隨著現(xiàn)代電子技術在武器系統(tǒng)中的應用，電子裝備在品種數(shù)量、技術復雜程度和保障模式等方面都有了許多新的變化，主要表現(xiàn)在裝備品種多、數(shù)量少、技術復雜程度高、對檢測和診斷的要求也越來越高等。專用的測試設備因功能單一、效費比低而難以滿足要求。VXI儀器的出現(xiàn)和迅猛發(fā)展以及它在測試領域的廣泛應用，為研制高性能的通用自動測試系統(tǒng)分行了條件。

在以VXI總線儀器為基礎的測試系統(tǒng)中，針對多種被測對象（被測組合），測試系統(tǒng)通常需要適配器與之對應。而且被測對象越多，所需的適配器就越多。這種結構顯然不適合具有幾十種組合的復雜電子裝備的車載測試系統(tǒng)。為此，本文要用動態(tài)分配測試信號和測試資源的適配方式，并配合相應的測試電纜，有效地解決了這一問題，實現(xiàn)了對復雜導彈武器系統(tǒng)各被測組合的綜合測試。

1 測試系統(tǒng)的組成

測試系統(tǒng)由工控機、VXI機箱、程控電源、中頻電源、示波器、測試接口、被測對象及其它外設構成，構成示意圖如圖1所示。

VXI機箱采用13槽C尺寸機箱E8403A，內部包括192路數(shù)字I/O、64路A/D、16路D/A、256路多路開關（MUX）、D20系統(tǒng)、波形發(fā)生器、萬用表等資源，提供了激勵UUT和測試UUT響應的基本條件。程控電源采用HP66000機箱和相應的電源模塊，可同時輸出8路不同的電源，為UUT提供直流供電條件。中頻電源提供200V/400Hz三相交流電，以滿足某些被測組合的特殊供電要求。為彌補VXI數(shù)字I/O資源的不足，測試接口的控制直接由工控機完成。因此，工控機除包括主機、顯示器、打印機以提供測試的操作條件外，還包括1塊數(shù)字I/O卡，為測試接口提供控制信號，控制測試信號的動態(tài)分配、動態(tài)上拉和動態(tài)預處理等。

被測組合通過專門的測試電纜與測試接口連接。為從總體上減少各測試電纜的接頭數(shù)量，在不增加測試接口復雜性的前提下，測試接口只對常用的VXI資源（如A/D、D/A、數(shù)字I/O等）進行動態(tài)分配，并與交直流電源一起分配在一個120芯插座。對于D20系統(tǒng)及部分數(shù)字I/O信號，只有少數(shù)被測組合使用，而且在測試過程中不需任何處理，可直接分配到其它測試插座。這樣通過測試電纜可實現(xiàn)各資源到UUT測試端口的再分配。

萬用表、波形發(fā)生器及示波器通過256路MUX實現(xiàn)到UUT的連接。由于MUX本身具有靈活的控制功能，其輸入輸出通道直接與測試電纜并聯(lián)。

2 測試接口的硬件構成

測試接口采用卡（模塊）結構，由背板和6個信號預處理模塊（4個通用模塊、1個專用模塊和1個控制模塊）組成。各模塊間的信號關系如圖2所示。

控制模塊完成對專用模塊和通用模塊的控制，將工控機送來的信號分為數(shù)據(jù)、地址和讀寫控制信號，并按不同的地址訪問和控制相應模塊、同時，為實現(xiàn)測試電纜及UUT的熱插拔，控制模塊也對各模塊加電實施控制。因此，控制模塊主要由數(shù)據(jù)和地址形成與驅動電路、地址譯碼電路、加電控制電路等組成。

專用模塊與UUT對應。對UUT的特殊信號進行處理，為UUT提供特殊激勵或必要的模擬負載，必要時可根據(jù)被測對象的要求設計。

測試信號的動態(tài)分配、動態(tài)上拉和預處理由通用模塊完成。各模塊地十外，電路完全相同，包括信號分配、模塊信號處理、I/O信號處理以及必要的狀態(tài)顯示等電路，如圖3所示。

圖中，AB、DB、CB分別是來自控制模塊的地址、數(shù)據(jù)及讀寫控制信號，A/D、D/A及I/O為VXI總線系統(tǒng)資源。

ispLSI1032用于接收控制模塊送來的命令，對命令進行譯碼，驅動相關電路工作。信號分配電路主要由繼電器陣列和相關驅動電路組成，通過繼電器觸點的切換，實現(xiàn)信號到A/D、D/A、數(shù)字I/O等VXI資源的分配。模擬信號處理電路包括程控放大/衰減、濾波、AC/DC變換等電路，對來自UUT的模擬響應信號進行預處理，并調理到適合A/D模塊測量的范圍。數(shù)字I/O信號處理電路包括輸入/輸出和輸出驅動（上拉）控制，以滿足某些UUT數(shù)字激勵對驅動的特殊要求。

為提高測試接口的可靠性，簡化其結構，信號分配電路采用“二選一”多路開關方式，模塊信號處理電路也只涉及部分通道。因此，測試端口上信號分配不是任意的。對特定組合進行測試時，利用測試電纜進行信號的二次分配是必要的。

3 動態(tài)信號分配及處理的實現(xiàn)

由圖3可以看出，無論是模擬信號、I/O信號的處理，還是信號的分配，都是受ispLSI1032控制的。工控機通過將數(shù)據(jù)寫入該芯片相應的輸出端實現(xiàn)程控放大器增益控制、上拉電阻切入、繼電器切換等功能。同時，為保證測試系統(tǒng)本身的可測試性，ispLSI1032還具有輸出引腳測試等功能。其主要功能可概括為三個方面：

①對信號分配電路、顯示電路、模擬信號處理電路和數(shù)字I/O信號處理電路實施控制；

②模塊自檢時給出自檢編碼及模塊代碼；

③具有引腳輸出數(shù)據(jù)測試功能。

對信號分配等電路的控制采用數(shù)據(jù)鎖存器組實現(xiàn)，即將各輸出控制引腳分配到數(shù)據(jù)鎖存器上，并賦以相應的地址，根據(jù)不同的地址將控制數(shù)據(jù)鎖存到相應的輸出引腳。

自檢編碼是為檢測信號預處理模塊到工控機的電纜而設，當工控機通過AB線送來55H（或AAH）時，由DB線回送AAH（或55H），即AB的取反數(shù)據(jù)；模塊代碼是為識別各模塊而設，由片外硬件拔碼設置，工控機根據(jù)相應地址由DB線讀出；輸出引腳測試功能用于檢測ispLSI1032輸出控制數(shù)據(jù)的正確性，即工控機通過DB線回讀各輸出引腳的數(shù)據(jù)。

綜合上述情況，ispLSI1032電路功能可用圖4所示的框圖說明。各輸出控制數(shù)據(jù)由4個數(shù)據(jù)鎖存器鎖存并直接輸出到各引腳；數(shù)據(jù)線各引腳采用雙向三態(tài)控制，寫入數(shù)據(jù)與各數(shù)據(jù)鎖存器相聯(lián)，讀出數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)選擇電路給出，同時，為實現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)的檢測，各輸出控制引腳也采用雙向方式；數(shù)據(jù)選擇電路受譯碼電路的控制，根據(jù)不同的地址分別輸出識別代碼、自檢編碼及4組輸出控制引腳的數(shù)據(jù)。IspLSI1032內部數(shù)據(jù)流向控制信號由譯碼及輸入輸出控制電路產(chǎn)生，包括數(shù)據(jù)鎖存信號、數(shù)據(jù)選擇控制信號和數(shù)據(jù)線輸入輸出引腳的三態(tài)控制信號。

ispLSI1032是Lattice公司生產(chǎn)的高密度在系統(tǒng)可編程邏輯器件。由于其內部邏輯由用戶確定，并可實時修改，因此在應用上有很大的靈活性。利用Lattice公司ispDesign EXPERT軟件即可實現(xiàn)其電路功能的設計和下載。為直觀體現(xiàn)芯片電路功能并簡化設計過程，本文采用“原理圖+HVDL語言”方式，將ispLSI1032內部電路按前述功能劃分為功能模塊，并以原理圖方式給出各功能模塊的連接關系，再利用VHDL語言給出各功能模塊的邏輯描述。

本文通過測試信號的動態(tài)分配和動態(tài)處理，有效地解決了VXI總線測試平臺對多種復雜被測對象的適配問題。采用ISP技術實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，大大簡化了系統(tǒng)結構和電路設計，提高了系統(tǒng)的可靠性。應用結果表明，系統(tǒng)對被測對象的適配性強，實現(xiàn)了對某電子裝備近40種組合的測試。同時，系統(tǒng)設計采用ISP技術，簡化了系統(tǒng)調試，縮短了系統(tǒng)研制周期；其功能仿真和實時仿真功能也保證了系統(tǒng)邏輯的正確性。