CN101226223A - 一种电路板级自检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子技术领域，涉及电路故障检测及诊断，尤其是集成电路的测试及故障诊断。本发明包括电路检测子系统和被测电路，二者之间通过测试总线相连；其中被测电路具有按可测性设计标准提供的测试通道，电路检测子系统和被测电路集成于同一电路板上。电路检测子系统可由“微处理”器构成或由“微处理器+协控器”构成，电路检测子系统还可增加通信模块以提供通信功能或增加存储器以提供扩展的存储空间。本发明实质是在被测电路板上“嵌入”电路检测系统，实现电路板级的自动测试，为高密度电路板的维护保障提供了一种高效的技术途径，特别是针对野外、远航等不易现场获得外部测试设备的环境中应用的电路板的测试，具有突出的实用性。

Description

一种电路板级自检测系统
技术领域
本发明属于电子技术领域，涉及电路故障检测及诊断技术，特别涉及集成电路的测试及故障诊断。
背景技术
微电子技术已进入系统芯片(System-On-a-Chip，简称SOC)的时代。单芯片的集成度仍在飞速增长，功能在持续增多、增强。电子产品应用中对体积小、重量轻等指标的不懈追求以及在制造技术的持续推动下，单芯片的几何尺寸在不断减小，而引脚数在不断增多。同时先进的封装技术层出不穷，使印制电路板的复杂度变得越来越高。采用传统测试方法测试和诊断电路板的难度和成本皆越来越高，甚至无能为力，有必要寻求高效低成本的方法。
解决高密度复杂电路板测试和诊断难题的有效途径是对电路板进行可测性和可诊断性设计。这要求在进行电路板的功能设计和制作的同时就融入对其测试和诊断的解决方案。自检测与自诊断技术是实现被测电路高可测性的一种有效方法。它的基本思想是将检测与诊断作为一种功能赋予被测(诊)对象，使被测电路具有自己测试自己、自己诊断自己的能力。对测试航天、卫星搭载以及移动式、便携式设备和终端中的电路，在不便于获得或不能获得外测试设备(ATE)的情况下，采用自检测与自诊断是一种必然选择。
图1所示的是现有的一种电路板测试系统示意图，它通过电路板外接的中央处理器模块(CPU)、数据采集卡、数字量输入和输出卡和信号调理模块完成了电路板的测试，这种方案中测试激励信号和对测试响应信号的处理皆位于被测电路板外。
图2所示的是现有另一种与图1所述方案类似的电路板测试方案，该方案基于一种通用数据采集卡，由被测电路板外的计算机控制测试过程的完成，计算机上运行虚拟仪器软件。
现有的电路板测试系统或测试方法还有很多，但它们一个共同的特点是：电路测试系统和被测电路是分离的，在对被测电路进行测试时，都免不了拆卸电路板和将电路板和测试系统相连的繁琐过程；并且，多数电路板测试系统都离不开个人电脑(PC机)。对于复杂、大规模的电路板或在不方便进行拆卸的环境下使用的电路板，现有的电路板检测系统显得使用极其不方便，甚至是变得毫无用武之地。
发明内容
本发明针对复杂、高密度电路板的检测与故障诊断问题，提供一种电路板级自检测系统，为高密度电路板的维护保障提供一种高效的技术途径，特别是对应用于象野外机动、航空航天以及深海等不易现场获得外部测试设备的场合中的电路板，提出一种实现故障自检测与自诊断的技术措施。
板级自检测与自诊断的基本原理，是将测试电路嵌入到被测目标电路板上，显著有别于已有的的利用PC机或外部ATE设备组建测试系统的方法，以实现真正意义上的电路板级自检测与自诊断。
本发明技术方案：
一种电路板级自检测系统，包括电路检测子系统和被测电路，电路检测子系统和被测电路通过测试总线相连；其特征在于：所述被测电路具有按可测性设计标准提供的一个或一个以上的测试通道；所述电路检测子系统和被测电路集成于同一电路板上。
本发明的电路检测子系统具有如下两种具体方案：
方案一：利用微处理器构成的“嵌入式”电路检测子系统。
如图3所示，电路检测子系统由微处理器、电源/时钟模块、输入/输出接口模块和显示模块组成。所述电源/时钟模块为微处理器提供工作电源和时钟控制信号；所述显示模块通过输入/输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供测试过程或测试结果的显示；所述微处理器由主控模块、测试控制模块和数据分析模块组成(如图7所示)，所述输入/输出接口模块通过地址、数据及控制总线与主控模块相连。远程或本地测试控制信号/命令经输入/输出接口模块通过地址、数据及控制总线输入主控模块，通过主控模块读取测试激励信号并将测试激励信号输入测试控制模块，测试控制模块将测试激励信号输入被测电路；被测电路的测试响应信号通过测试控制模块输入主控模块，主控模块将测试响应信号输入数据分析模块，数据分析模块将测试响应信号的分析结果通过主控模块、输入/输出接口输出。
所述电路检测子系统还可具有通信模块。所述通信模块通过输入输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供有线或无线通信功能。
如图4所示，所述电路检测子系统的微处理器还可增加存储模块，为微处理器提供扩展的存储空间。
方案二：利用微处理器和协控器构成的“嵌入式”电路检测子系统。
如图5所示，电路检测子系统由微处理器、协控器、电源/时钟模块、输入/输出接口模块和显示模块组成。所述电源/时钟模块为微处理器和协控器提供工作电源和时钟控制信号；所述显示模块通过输入/输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供测试过程或测试结果的显示。如图8所示，所述协控器由控制部分和测试激励信号输出/测试响应信号接收部分组成，协控器的控制部分通过控制信号通道分别与微处理器和协控器的测试激励信号输出/测试响应信号接收部分相连，微处理器和协控器的测试激励信号输出/测试响应信号接收部分之间通过测试激励/测试响应传输通道相连。
所述协控器由可编程器件构成，如由FPGA、CPLD芯片构成。
所述电路检测子系统还可具有通信模块。所述通信模块通过输入输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供有线或无线通信功能。
如图6所示，所述电路检测子系统的微处理器还可增加存储模块，为微处理器提供扩展的存储空间。
本发明实质是在被测电路板上构建电路检测子系统，实现电路板级的全自动、智能化、可选择的测试。利用电路板上微处理器(或微处理器+协控器)实现的嵌入式的自诊断系统，代替传统的PC机或ATE，对诊断电路的软硬件资源统一调度以实现高效利用，使系统能满足相当程度的实时性要求。嵌入式系统负责控制整个测试与诊断系统的操作，包括：1)测试激励信号的自动生成，或者直接读取存储在系统中的预先生成的测试矢量；2)测试流程的控制；3)测试响应的分析和结果显示。
方案二中的“协控器”主要完成以下工作：
1)与微处理器通信。从该微处理器接收命令和数据，并向微处理器返回测试响应数据。
2)生成测试控制信号。“协控器”接收并解析系统命令，并在内部产生特定的测试控制信号。
本发明还提出了板上通信功能以实现航空、航天、深海应用的无线通信检测或远程有线或无线通信检测。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明可实现电路板级自检测与自诊断，对野外机动、手持式电子系统中的电路板，或其它不便采用外部测试、诊断设备进行外测试的电路板的自诊断，本文方法实用性突出。
(2)本发明可针对任意可测性国际标准设计的电路进行自检测和自诊断。
(3)本发明可实现板级的测试控制、测试激励施加以及测试响应捕获与分析，可完成电路板及板上模块的功能测试、板上互连测试以及单一芯片的内测试与外测试或其它诊断任务。
(4)本发明增加通信模块，可实现航空、航天、深海应用的无线通信方式进行测试及远程无线或有线通信方式进行测试。
附图说明
图1为现有的一种电路板测试系统示意图。
图2为现有的另一种电路板测试系统示意图。
图3为本发明的电路板级自检测系统示意图，其中电路检测子系统利用“微处理器”构成。
图4为本发明的电路板级自检测系统示意图，其中电路检测子系统利用“微处理器”构成，且具有扩展存储功能。
图5为本发明的电路板级自检测系统示意图，其中电路检测子系统利用“微处理器+协控器”构成。
图6为本发明的电路板级自检测系统示意图，其中电路检测子系统利用“微处理器+协控器”构成，且具有扩展存储功能。
图7为本发明利用“微处理器”构成电路检测子系统的电路板级自检测系统中“微处理器”内部结构示意图。
图8为本发明利用“微处理器+协控器”构成电路检测子系统的电路板级自检测系统中“协控器”内部结构示意图。
具体实施方式
实施方式一：利用“微处理器”构成电路检测子系统的电路板级自检测系统。
如图3所示，电路检测子系统由微处理器、电源/时钟模块、输入/输出接口模块和显示模块组成。所述电源/时钟模块为微处理器提供工作电源和时钟控制信号；所述显示模块通过输入/输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供测试过程或测试结果的显示；所述微处理器由主控模块、测试控制模块和数据分析模块组成(如图7所示)，所述输入/输出接口模块通过地址、数据及控制总线与主控模块相连。远程或本地测试控制信号/命令经输入/输出接口模块通过地址、数据及控制总线输入主控模块，通过主控模块读取测试激励信号并将测试激励信号输入测试控制模块，测试控制模块将测试激励信号输入被测电路板；被测电路板的测试响应信号通过测试控制模块输入主控模块，主控模块将测试响应信号输入数据分析模块，数据分析模块将测试响应信号的分析结果通过主控模块、输入/输出接口输出。
所述电路检测子系统还可具有通信模块。所述通信模块通过输入输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供有线或无线通信功能。
如图4所示，所述电路检测子系统的微处理器还可增加存储模块，为微处理器提供扩展的存储空间。
实施方式二：利用“微处理器+协控器”构成电路检测子系统的电路板级自检测系统。
如图5所示，电路检测子系统由微处理器、协控器、电源/时钟模块、输入/输出接口模块和显示模块组成。所述电源/时钟模块为微处理器和协控器提供工作电源和时钟控制信号；所述显示模块通过输入/输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供测试过程或测试结果的显示。如图8所示，所述协控器由控制部分和测试激励信号输出/测试响应信号接收部分组成，协控器的控制部分通过控制信号通道分别与微处理器和协控器的测试激励信号输出/测试响应信号接收部分相连，微处理器和协控器的测试激励信号输出/测试响应信号接收部分之间通过测试激励/测试响应传输通道相连。
所述协控器由可编程器件构成，如由FPGA、CPLD芯片构成。
所述电路检测子系统还可具有通信模块。所述通信模块通过输入输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供有线或无线通信功能。
如图6所示，所述电路检测子系统的微处理器还可增加存储模块，为微处理器提供扩展的存储空间。

Claims (8)

1.一种电路板级自检测系统，包括电路检测子系统和被测电路，电路检测子系统和被测电路通过测试总线相连；其特征在于：所述被测电路具有按可测性设计标准提供的一个或一个以上的测试通道；所述电路检测子系统和被测电路集成于同一电路板上。
2.根据权利要求1所述的电路板级自检测系统，其特征在于，所述电路检测子系统由微处理器、电源/时钟模块、输入/输出接口模块和显示模块组成；所述电源/时钟模块为微处理器提供工作电源和时钟控制信号；所述显示模块通过输入/输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供测试过程或测试结果的显示；所述微处理器由主控模块、测试控制模块和数据分析模块组成，所述输入/输出接口模块通过地址、数据及控制总线与主控模块相连；远程或本地测试控制信号/命令经输入/输出接口模块通过地址、数据及控制总线输入主控模块，通过主控模块读取测试激励信号并将测试激励信号输入测试控制模块，测试控制模块将测试激励信号输入被测电路板；被测电路板的测试响应信号通过测试控制模块输入主控模块，主控模块将测试响应信号输入数据分析模块，数据分析模块将测试响应信号的分析结果通过主控模块、输入/输出接口输出。
3.根据权利要求2所述的电路板级自检测系统，其特征在于，所述电路检测子系统还具有通信模块，所述通信模块通过输入输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供有线或无线通信功能。
4.根据权利要求2或3所述的电路板级自检测系统，其特征在于，所述电路检测子系统的微处理器还具有存储模块，为微处理器提供扩展的存储空间。
5.根据权利要求1所述的电路板级自检测系统，其特征在于，所述电路检测子系统由微处理器、协控器、电源/时钟模块、输入/输出接口模块和显示模块组成；所述电源/时钟模块为微处理器和协控器提供工作电源和时钟控制信号；所述显示模块通过输入/输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供测试过程或测试结果的显示；所述协控器由控制部分和测试激励信号输出/测试响应信号接收部分组成，协控器的控制部分通过控制信号通道分别与微处理器和协控器的测试激励信号输出/测试响应信号接收部分相连，微处理器和协控器的测试激励信号输出/测试响应信号接收部分之间通过测试激励/测试响应传输通道相连。
6.根据权利要求5所述的电路板级自检测系统，其特征在于，所述电路检测子系统的协控器由可编程器件构成。
7.根据权利要求5所述的电路板级自检测系统，其特征在于，所述电路检测子系统还具有通信模块，所述通信模块通过输入输出接口模块与微处理器相连，为电路检测子系统提供有线或无线通信功能。
8.根据权利要求5或7所述的电路板级自检测系统，其特征在于，所述电路检测子系统的微处理器还具有存储模块，为微处理器提供扩展的存储空间。
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