CN101937222B - 板级测试系统 - Google Patents

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马连川
王悉
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Abstract

本发明公开了一种板级测试系统,其包括:测试上位机,通过数据采集卡与测试控制器连接,通过测试上位机提供的以太网、RS-232以及数据通信卡提供的RS-485、RS-422与待测电路板连接;测试控制器,分别与测试上位机中的数据采集卡和插箱背板连接,用于对测试所需的激励信号和测试输出信号进行电平变换,以及提供待测电路板和电平变换电路所需的受控电源;插箱背板,分别与所述测试控制器和待测电路板连接;以及容纳待测电路板的测试插箱。本发明能够保证进行板级测试时对待测电路板的保护,基于计算机辅助的全自动或半自动方式测试系统,尤其是对功能复杂的电路板,能够减少测试人员的工作强度,提高效率,减少测试人为错误的发生,具有较高的使用价值。

Description

板级测试系统
技术领域
[0001] 本发明涉及控制系统测试领域,特别是涉及一种板级测试系统。 背景技术
[0002] 对于控制系统而言,尤其是安全苛求系统,测试是系统功能、性能、可靠性和安全性等指标的重要保障,也是正常运营过程中维护的重要手段。
[0003] 在各种测试中,板级测试是最基本的,主要完成电路板的测试。在很多情形下,系统组成复杂,完整功能需要所有的电路板一起配合才能完成,如果不对电路板进行完善的板级测试,而仅靠整机测试则不可能发现所有的设计、加工、生产等过程所产生的缺陷。
[0004] 从目前控制系统的结构组成来看,板级测试应针对如下几种电路板进行:
[0005] 电源板提供系统所使用的各种电源。
[0006] 核心控制板实现核心控制功能,可以由处理器等构成总线主设备,也可以由可编程逻辑器件等构成总线从设备。
[0007] 输入/输出板完成数字量、模拟量、脉冲量输入或输出功能。当输入、输出数量较少时输入/输出板可以合在一块电路板上。一般情况下输入/输出板与核心控制板通过某种背板总线连接,当输入、输出数量较少时则可以与核心控制板直接连接而不通过总线连接。
[0008] 通信板完成系统对外通信的功能,通信方式可以是以太网、各种现场总线或其它专用总线。通信板一般由处理器和通信控制器等构成,与核心控制板通过某种背板总线或通信总线连接,通信板为总线主设备。
[0009] 输入/输出终端板完成EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容性)防护处理、输入/输出机械/电气转换等功能。例如对输入而言,完成开关、按钮、继电器接点等的接入,对输出而言,完成指示灯、继电器等的驱动。
[0010] 需要指出的是:上述对组成控制系统的几种电路板的划分并不是绝对的,具体实现时上述某一电路板中的功能模块可根据具体情况分配到其它电路板中实现。
[0011] 目前有许多相关文献和专利描述了板级测试的方法。例如《基于USB的电路板检测系统设计与实现》(张秦明、安幼林、周建伟、杨锁昌,仪表技术,2009年第11期,13-15、 18),《基于虚拟仪器的电路板测试系统》(周亚、张艳,制导与引信,2009年3月第30卷第1 期,56-60),中国专利02101543. 0《检测电路板的方法》,中国专利200310110921. 5《检测电路板的方法及装置》。
[0012] 现有方法尽管描述了如何实现板级测试,但有如下问题没有解决:
[0013] 1、板级测试可能用于研发、生产、运营维护等过程,对于上述列出的各种电路板进行测试时,需要只在测试时才给待测电路板提供受控电源从而完成测试,插拔待测电路板时停止向待测电路板供电,以准确对上电时刻的待测电路板进行测试,并消除带电插拔可能对测试结果造成的影响。但不能保证:供电电源可靠受控;供电时电源开关损耗足够低, 以免影响待测电路板正常工作;测试背板和待测电路板出现异常启动电源保护功能,以确保测试背板和待测电路板免受进一步损伤等特性。
[0014] 2、为了测试待测电路板,需要向待测电路板提供合适的测试激励信号,也需要从待测电路板采集测试输出信号。为了避免对待测电路板造成不良影响,只有测试时才向其提供测试激励信号,插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号;同时也要确保测试输出信号的采集不会对待测电路板造成不良影响。
发明内容
[0015](一)要解决的技术问题
[0016] 本发明要解决的第一个技术问题是:如何实现受控电源,保证供电电源可靠受控; 供电时电源开关损耗足够低,以免影响待测电路板正常工作;测试背板和待测电路板出现异常时启动电源保护功能,以确保测试背板和待测电路板免受进一步损伤。
[0017] 本发明要解决的第二个技术问题是:如何保证只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号;同时也要确保测试输出信号的采集不会对待测电路板造成不良影响。
[0018] (二)技术方案
[0019] 为解决上述技术问题,提供一种板级测试系统,包括:包括:
[0020] 测试上位机,配置数据采集卡、数据通信卡和板级测试软件,通过数据采集卡与测试控制器连接,通过以太网、其本身的接口 RS-232以及数据通信卡提供的RS-485接口、 RS-422接口与待测电路板连接,通过运行板级测试软件完成对待测电路板的测试;
[0021] 测试控制器,分别与测试上位机中的数据采集卡和测试插箱背板连接,用于对测试所需的测试激励信号和测试输出信号进行电平变换,以及提供待测电路板和电平变换所需的受控电源;
[0022] 测试插箱背板,分别与所述测试控制器和待测电路板连接,以及
[0023] 测试插箱,用于容纳待测电路板。
[0024] 优选地,所述测试控制器包括:
[0025] 数据采集卡输出信号缓冲单元,用于对电源控制信号和测试激励信号进行电平缓冲;
[0026] 数据采集卡输入信号缓冲单元,用于对测试输出信号进行电平缓冲;
[0027] 电源控制单元,用于对待测电路板所需要的电源进行导通和断开控制,确保只有测试时才向待测电路板提供电源。
[0028] 优选地,所述数据采集卡输入信号缓冲单元和数据采集卡输出信号缓冲单元中均包括电平缓冲电路,所述电平缓冲电路采用满足数据采集卡的性能指标要求的缓冲器件, 其电源采用数据采集卡的输出电源。
[0029] 优选地,所述电源控制单元包括AC-DC电源、电子开关和电源保护单元,所述电子开关使用光电继电器或MOSFET或固态继电器实现。
[0030] 优选地,当所述待测电路板为通信板或总线主设备的核心控制板时,所述测试插箱背板为有源测试插箱背板,包括总线主设备测试单元,用于模拟总线的从设备,完成对待测电路板的功能测试,其核心控制逻辑使用可编程逻辑器件实现。
[0031] 优选地,当所述待测电路板为电源板时,所述测试插箱背板为无源测试插箱背板,所述测试控制器还包括:
[0032] 测试激励信号控制单元,用于进行信号隔离与电平转换,并确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号。
[0033] 优选地,所述测试激励信号控制单元包括光电隔离子单元以及电平缓冲与变换子单元,其电源为所述电源控制单元提供的受控电源,所述电源控制单元对测试激励信号控制单元所需要的电源进行导通和断开控制,确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,所述光电隔离子单元用于对所述电平缓冲与变换子单元输出的激励信号进行隔离, 所述电平缓冲与变换子单元用于对所述光电隔离子单元的输出进行电平缓冲和变换。
[0034] 优选地,所述光电隔离子单元由光电耦合器或光电继电器实现。
[0035] 优选地,当所述待测电路板为输入输出板时,所述测试插箱背板为无源测试插箱背板,所述测试控制器还包括:
[0036] 测试激励信号控制单元,用于进行信号隔离与电平转换,并确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,且插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号; 和
[0037] 测试输出信号控制单元,用于进行电平转换,使得插拔待测电路板时测试输出信号的采集不影响待测电路板。
[0038] 优选地,当所述待测电路板为输入输出终端板时,所述测试插箱背板为无源测试插箱背板,所述测试控制器还包括:
[0039] 测试激励信号控制单元,用于进行信号隔离与电平转换,并确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,且插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号; 和
[0040] 测试输出信号控制单元,用于进行电平转换,使得插拔待测电路板时测试输出信号的采集不影响待测电路板。
[0041] 优选地,当所述待测电路板为总线从设备的核心控制板时,所述测试插箱背板为无源测试插箱背板,所述测试控制器还包括:
[0042] 测试激励信号控制单元,用于进行信号隔离与电平转换,并确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,且插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号;
[0043] 测试输出信号控制单元,用于进行电平转换,使得插拔待测电路板时测试输出信号的采集不影响待测电路板;和
[0044] 总线从设备测试单元,用于模拟总线的主设备,完成对待测电路板的功能测试。
[0045] 优选地,所述测试输出信号控制单元包括光电隔离驱动和光电隔离模块,所述光电隔离模块使用光电耦合器或光电继电器实现,用于数据采集卡及其输出缓冲与测试控制器之间的隔离控制。
[0046](三)有益效果
[0047] 本发明能够保证进行板级测试时对待测电路板的保护,基于计算机辅助的全自动或半自动方式测试系统,尤其是对功能复杂的电路板,能够减少测试人员的工作强度,提高效率,减少测试人为错误的发生,具有较高的使用价值。
附图说明
6[0048] 图1是依据本发明实施例的板级测试系统的结构示意图;
[0049] 图2 (a)和图2 (b)是依据本发明实施例的板级测试系统的数据采集卡输入缓冲和数据采集卡输出信号缓冲电路原理框图;
[0050] 图3是依据本发明实施例的板级测试系统的输出电流较小的电源控制电路原理示意图;
[0051] 图4是依据本发明实施例的板级测试系统的输出电流较大的电源控制电路原理示意图;
[0052] 图5是依据本发明实施例的板级测试系统的TTL/CM0S电平的测试激励信号控制电路原理图;
[0053] 图6是依据本发明实施例的板级测试系统的RS-232电平的测试激励信号控制电路原理图;
[0054] 图7是依据本发明实施例的板级测试系统的测试输出信号控制电路原理图;
[0055] 图8是依据本发明实施例的板级测试系统的模拟ISA总线主设备的总线测试电路原理图;
[0056] 图9是依据本发明实施例的板级测试系统的模拟ISA总线从设备的总线测试电路原理。
具体实施方式
[0057] 下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0058] 1、板级测试需求分析
[0059] 实现板级测试时,原则是能采用计算机全自动测试一定采用此方式实现,尽管全自动测试的实现比较复杂,但该方法能极大地提高测试效率。
[0060] 但需要注意到,某些测试,例如:指示灯是否点亮、亮度是否一致等,由于选择传感器成本很高,全自动测试难于实现,此时若辅助以人工处理,则就会简单得多。也就是说,这些测试如采用计算机辅助半自动测试则是比较好的选择。
[0061] 以下按照上述的电路板分类,对每种电路板的板级测试需求逐一分析:
[0062] (1)电源板
[0063] 测试电源板时,主要测试该板输出的各种电源的性能,可采用半自动方式,也可采用全自动测试。
[0064] 不论是采用半自动测试,还是采用全自动测试,电源板输出的各种电源性能测试手段和测试方法都是公知常识,此处不再赘述。
[0065] 如果电源板具备电源定序等逻辑功能时,还应测试这些功能正确与否。如果这些逻辑功能需要外部信号控制,测试软件也应能控制这些输入激励信号,按照测试案例的要求,以半自动或全自动方式完成电源板测试。
[0066] (2)核心控制板
[0067] 前已述及,核心控制板主要由处理器等构成总线主设备,或由可编程逻辑器件等构成总线从设备。
[0068] 当对主要由处理器构成的总线主设备核心控制板进行板级测试时,应采用自动测试方式,该板运行专门的测试程序,按照测试案例的要求,测试该板的各个组成部分,对于其提供的用于与其它电路板连接的总线,可通过专门设计的总线主设备测试单元进行功能测试。
[0069] 当对主要由可编程逻辑器件构成的总线从设备核心控制板进行板级测试时,应采用自动测试方式,可编程逻辑器件配置专门的测试代码,按照测试案例的要求,提供进行总线从设备测试的测试激励信号和采集测试输出信号,从而测试该板的各个组成部分。
[0070] (3)输入/输出板
[0071] 简单的输入/输出板,一般不包含与核心控制板连接的总线,甚至输入输出包含于一块电路板上。而复杂的输入/输出板与核心控制板通过总线连接,甚至还包含其它逻辑功能,例如冗余系统的表决功能等等。测试时应采用自动测试方式。
[0072] 测试简单的输入/输出板时,按照测试案例的要求,提供测试激励信号和采集测试输出信号,逐位测试正确与否。
[0073] 测试复杂的输入/输出板,不但要对输入/输出逐位测试正确与否,还要通过专门设计的总线从设备测试单元测试总线相关逻辑功能,也要测试其它逻辑功能。
[0074] (4)通信板
[0075] 测试通信板时,需要测试其处理器、对外通信和与核心控制板连接的总线等各个组成部分。
[0076] 其测试方法与对由处理器构成的总线主设备核心控制板的测试方法有相同之处, 也应采用自动测试方式,测试时运行专门的测试程序,按照测试案例的要求,测试其处理器、通信等组成部分,对于其提供的用于与其它电路板连接的总线,可通过专门设计的总线主设备测试单元进行功能测试。
[0077] (5)输入输出终端板
[0078] 输入输出终端板结构较为简单,测试时可采用半自动方式,也可采用全自动测试, 按照测试案例的要求,提供测试激励信号和采集测试输出信号,逐位测试正确与否。
[0079] 2、板级测试系统结构描述
[0080] 采用半自动或全自动方式实现的板级测试系统结构如图1所示。该板级测试系统基于白盒测试原则,对于待测电路板进行板级基本电路功能与性能的完善测试,以发现设计、加工、生产等过程中所产生的各种缺陷。其中测试上位机采用配置主流操作系统的普通 PC机,配置数据采集卡、数据通信卡和板级测试软件,通过数据采集卡与测试控制器连接, 通过测试上位机提供的以太网、RS-232以及数据通信卡提供的RS-485、RS-422和其它数据通信方式与待测电路板连接。测试上位机通过运行板级测试软件完成对待测电路板的测试ο
[0081] 测试控制器,分别与测试上位机中的数据采集卡和插箱背板连接,用于对测试待测电路板所需的测试激励信号和测试输出信号进行电平变换,同时提供待测电路板和电平变换电路所需的各种受控电源,测试控制器需要AC 220V电源。
[0082] 控制系统许多电路板是安装于插箱中的,为了测试方便,在板级测试系统设置了同样的测试插箱。但与控制系统插箱不同的是测试插箱中不同种类的电路板具备不同的插箱背板,插箱背板可以是只包括连接电路板、电源、测试激励信号和测试输出信号接插件的无源测试插箱背板,也可以是除接插件外还包括总线主设备测试单元和其它逻辑电路的有源测试插箱背板。
[0083] 测试控制器与插箱背板共同配合,向待测电路板提供可控电源和受控测试激励信号,确保只有测试时才向待测电路板提供电源和测试激励信号,插拔待测电路板时,测试输出信号的采集不会对待测电路板造成不良影响。
[0084] 3、电源板的测试
[0085] 测试电源板时,测试控制器完成产生测试受控电源、受控电源控制激励信号的功能,包括数据采集卡输出信号缓冲单元、电源控制单元和测试激励信号控制单元。
[0086] 测试插箱背板安装于测试插箱中,是一种只包含连接电路板、输入电源和定序控制信号接插件的无源测试插箱背板。测试时通过测试插箱背板连接电源板各种输出电源的负载。
[0087] 测试可采用半自动方式,测试上位机运行测试软件,按照测试案例的要求,通过数据采集卡控制受控电源和激励信号。同时测试软件给出提示,要求测试人员使用万用表、示波器测试输出电压、电流、波形等测试结果,并根据测试情况填写测试结果,测试软件自动记录。
[0088] 4、总线从设备核心控制板的测试
[0089] 测试为总线从设备的核心控制板时,测试控制器完成产生测试受控电源、受控测试激励信号、缓冲测试输出信号的功能,包括数据采集卡输入输出信号缓冲单元、电源控制单元、测试激励信号控制单元、测试输出信号控制单元和总线从设备测试单元。
[0090] 测试插箱背板安装于测试插箱中,是一种只包含连接电路板、输入电源、测试激励信号、测试输出信号接插件的无源测试插箱背板。
[0091] 测试时,总线从设备核心控制板中的可编程逻辑器件使用测试版本,对可编程逻辑器件的输入、输出进行直接测试,其它电路模块(如电源、时钟、复位、串行配置)则采用间接测试来验证逻辑功能和电路性能的正确与否。
[0092] 测试时,应采用全自动方式。测试上位机运行测试软件,按照测试案例的要求,通过数据采集卡控制受控电源和测试激励信号,同时采集该核心控制板的测试输出,测试软件判断测试结果并记录。
[0093] 5、输入输出板的测试
[0094] 测试输入输出板时,测试控制器完成产生测试受控电源、受控测试激励信号、缓冲测试输出信号的功能,包括数据采集卡输入输出信号缓冲单元、电源控制单元、测试激励信号控制单元、测试输出信号控制单元。
[0095] 测试插箱背板安装于测试插箱中,是一种只包含连接电路板、输入电源、测试激励信号、测试输出信号接插件的无源测试插箱背板。
[0096] 测试时,应采用全自动方式。测试上位机运行测试软件,按照测试案例的要求,通过数据采集卡控制受控电源和测试激励信号,同时采集该核心控制板的测试输出,测试软件判断测试结果并记录。
[0097] 6、通信板或总线主设备核心控制板的测试
[0098] 测试通信板或为总线主设备的核心控制板时,测试控制器包括电源控制单元,完成产生测试受控电源并向测试插箱背板和待测电路板供电的功能。
[0099] 待测电路板运行专用测试程序,测试插箱背板完成模拟总线从设备的功能,测试
9结果通过以太网、RS-232、RS-485、RS-422或其它数据通信方式发送给测试上位机中的测试软件,然后测试软件显示并记录该测试结果。
[0100] 测试插箱背板采用包含连接电路板、输入电源、测试激励信号、测试输出信号接插件以及总线主设备测试单元的有源测试插箱背板。
[0101] 如果测试通信板或为总线主设备的核心控制板时还需要其它测试激励信号,则由测试控制器通过测试激励信号控制单元提供。
[0102] 7、输入输出终端板的测试
[0103] 测试输入输出终端板时,其测试控制器完成产生测试受控电源、受控测试激励信号、缓冲测试输出信号的功能,包括数据采集卡输入输出信号缓冲单元、电源控制单元、测试激励信号控制单元、测试输出信号控制单元。
[0104] 有时,测试输入输出终端板时可以不使用测试插箱背板,此时测试控制器直接与输入输出终端板连接。
[0105] 只有在需要时才会使用测试插箱背板。测试插箱背板采用只包含连接电路板、输入电源、测试激励信号、测试输出信号接插件的无源测试插箱背板。
[0106] 测试时可采用半自动方式。测试上位机运行测试软件,按照测试案例的要求,通过数据采集卡控制受控电源和测试激励信号,同时采集该核心控制板的测试输出,测试软件判断测试结果并记录。
[0107] 8、测试控制器和测试插箱背板的核心电路描述
[0108] 测试控制器和测试插箱背板的核心电路包括数据采集卡输入信号缓冲、数据采集卡输出信号缓冲、电源控制、测试激励信号控制、测试输出信号控制、总线测试等电路。
[0109] (1)数据采集卡输入缓冲电路和数据采集卡输出信号缓冲电路
[0110] 数据采集卡输入缓冲电路与数据采集卡输出信号缓冲电路的原理类似,只是数据方向不一样,分别如图2(a)、(b)所示,分别对测试激励信号和测试输出信号进行电平缓冲 (Buffer)ο
[0111] 对测试激励信号电平缓冲的目的是将来源于数据采集卡并经过接插件和线缆传输的测试激励信号进一步缓冲,保证其输出的电平合乎要求,并有足够的负载驱动能力。
[0112] 对测试输出信号电平缓冲的目的是为了将测试控制器输出信号进一步缓冲,保证经过接插件和线缆传输的输出信号送入数据采集卡时电平合乎要求,负载驱动能力足够。
[0113] 对于电平缓冲(Buffer)器件,应根据数据采集卡的性能指标要求,优选使用成熟的缓冲器件,其电源优选来自于数据采集卡输出电源。例如:对于TTL/CM0S电平信号进行缓冲可使用74Actl6M5、74hct245等器件。
[0114] 上述电路也可用于测试控制器和待测电路板之间的电平缓冲。
[0115] (2)电源控制电路
[0116] 电源控制电路包括AC-DC电源、电子开关和电源保护等功能单元。
[0117] AC-DC电源单元提供测试控制器、测试插箱背板和待测电路板的工作电源,应根据测试控制器、测试插箱背板和待测电路板工作负载情况选择具备过压、过流、过热等保护功能的市售成熟产品。
[0118] 电子开关单元负责控制上述工作电源的导通与断开。对于直流电源控制而言,优选使用MOSFET或光电继电器实现电子开关,对于交流电源控制而言,优选使用固态继电器实现电子开关。
[0119] 电源保护单元用于当测试插箱背板和待测电路板出现故障而导致过压、过流、过热等异常情况时,保护AC-DC电源、电子开关免于损害,电源保护单元可采用成熟的集成电路实现。
[0120] 图3给出了一种优选的电源控制电路原理。当输出电流较小时,其中的电子开关单元可使用光电继电器或P沟道大功率MOSFET实现,光电继电器输出侧应采用DC方式的最大输出电流形式,P沟道大功率MOSFET应选择低导通电阻的型号。
[0121] 当输出电流较大时,由于电子开关的导通电阻的存在,电子开关导通压降可能会影响测试插箱背板和待测电路板的正常工作,此时可以采用控制AC-DC电源单元的输入AC 220V电源的方法实现电源控制。图4给出了一种优选的电源控制电路原理,其中电子开关使用固态继电器(Solid State Relay, SSR)实现,SSR优选具备反并联可控硅设计特点的型号。
[0122] (3)测试激励信号控制电路。
[0123] 测试激励信号控制单元包括光电隔离子单元以及电平缓冲与变换子单元,其电源为所述电源控制单元提供的受控电源。
[0124] 光电隔离子单元用于对所述测试激励信号电平缓冲子单元输出的激励信号进行隔离。光电隔离子单元由光电耦合器或光电继电器实现。
[0125] 电平缓冲与变换子单元用于对所述光电隔离子单元的输出进行电平缓冲和变换。
[0126] 图5给出了 TTL/CM0S电平的测试激励信号控制电路原理。图6给出了 RS-232电平的测试激励信号控制电路原理。
[0127] 图5的电路由光电隔离和电平缓冲模块组成。光电隔离模块使用光电耦合器或光电继电器实现,用于数据采集卡及其输入缓冲与测试控制器之间的隔离控制。电平缓冲模块将光电隔离模块的输出进一步缓冲。
[0128] 图6由光电隔离、电平缓冲、RS-232转换模块组成。光电隔离、电平缓冲模块与图 6所示的相同,RS-232转换模块可使用常见的RS-232收发器(Transceiver)芯片。
[0129] (4)测试输出信号控制电路。
[0130] 该电路实现“插拔待测电路板时采集测试输出信号的电路不影响待测电路板”的要求,同时完成电平转换功能。
[0131] 图7给出了测试输出信号控制电路原理,测试输出信号控制电路包括光电隔离驱动和光电隔离模块。光电隔离模块使用光电耦合器或光电继电器实现,用于数据采集卡及其输出缓冲与测试控制器之间的隔离控制。通过调整光电隔离驱动模块路参数来适应不同电平的输出信号。
[0132] (5)总线从设备测试电路。
[0133] 该电路用于当待测电路板为总线的从设备时,总线从设备测试电路模拟总线的主设备,完成对待测电路板的功能测试。
[0134] 图8给出了一种模拟ISA总线主设备的总线测试电路原理,该电路完成ISA总线读、写电路的测试。ISA总线功能要求其读、写信号不能同时为低,且其8位数据总线为双向总线,而对于数据采集卡而言,其输入数据和输出数据只能分开设置,因此该电路中设置总线从设备测试控制逻辑单元完成读、写信号同时为低保护逻辑。当数据采集卡输出的读、写信号同时为低时,该单元输出的ISA总线读信号强制为高,只要读、写信号不同时为低,该单元输出的ISA总线读信号为直通逻辑。同时通过设置输入缓冲和输出缓冲单元,8位测试激励数据只有在该单元输出的ISA总线读信号为低时由输入缓冲单元输出到ISA总线上, 否则输出缓冲单元将其输出置成三态而不影响对写信号的测试。
[0135] (6)总线主设备测试电路。
[0136] 该电路用于当待测电路板为总线的主设备时,总线测试电路模拟总线的从设备, 完成对待测电路板的功能测试,其核心控制逻辑使用可编程逻辑器件实现。
[0137] 图9给出了一种模拟ISA总线从设备的总线测试电路原理。该电路主要完成:锁存ISA总线特定的32个IO地址上的8位数据和5位低位地址,向ISA总线产生2次中断, 通知读取经过测试控制FPGA处理的8位数据和5位低位地址数据等功能,通过上述过程测试ISA总线逻辑功能。
[0138] 本发明的技术关键点在于提供了解决测试过程中拔插待测电路板时对待测电路板的保护方法,即拔插时不向待测电路板供电和提供测试激励信号。在此基础上,给出一种根据待测电路板的实际情况,以全自动或半自动的方式实现板级测试的方法。具体来说:
[0139] 1、根据控制系统结构组成,在分析其组成电路板测试需求的基础上,给出了板级测试系统的具体结构;
[0140] 2、给出了电源板、核心控制板、输入输出板、通信板、输入输出终端板的测试系统的描述;
[0141] 3、给出了测试控制器和测试插箱背板的核心电路,包括数据采集卡输入信号缓冲、数据采集卡输出信号缓冲、电源控制、测试激励信号控制、测试输出信号控制、总线主设备测试、总线从设备测试等电路的具体实现方法。
[0142] 需要指出的是,尽管分别给出了不同电路板的测试时系统,但具体实现时,可根据实际情况适当合并以减少设备数量。同时根据上述方法,合理扩展,能实现各种不同的电路板或组件的测试系统。
[0143] 本发明能够保证进行板级测试时对待测电路板的保护,基于计算机辅助的全自动或半自动方式测试系统,尤其是对功能复杂的电路板,能够减少测试人员的工作强度,提高效率,减少测试人为错误的发生,具有较高的使用价值。
[0144] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1. 一种板级测试系统,其特征在于,包括:测试上位机,配置数据采集卡、数据通信卡和板级测试软件,通过数据采集卡与测试控制器连接,通过以太网、其本身的接口 RS-232以及数据通信卡提供的RS-485接口、RS-422 接口与待测电路板连接,通过运行板级测试软件完成对待测电路板的测试;测试控制器,分别与测试上位机中的数据采集卡和测试插箱背板连接,用于对测试所需的测试激励信号和测试输出信号进行电平变换,以及提供待测电路板和电平变换所需的受控电源;测试插箱背板,分别与所述测试控制器和待测电路板连接,以及测试插箱,用于容纳待测电路板;所述测试控制器包括:数据采集卡输出信号缓冲单元,用于对电源控制信号和测试激励信号进行电平缓冲;数据采集卡输入信号缓冲单元,用于对测试输出信号进行电平缓冲。
2.如权利要求1所述的板级测试系统,其特征在于,所述测试控制器还包括电源控制单元,用于对待测电路板所需要的电源进行导通和断开控制,确保只有测试时才向待测电路板提供电源。
3.如权利要求1所述的板级测试系统,其特征在于,所述数据采集卡输入信号缓冲单元和数据采集卡输出信号缓冲单元中均包括电平缓冲电路,所述电平缓冲电路采用满足数据采集卡的性能指标要求的缓冲器件,其电源采用数据采集卡的输出电源。
4.如权利要求2所述的板级测试系统,其特征在于,所述电源控制单元包括AC-DC电源、电子开关和电源保护单元,所述电子开关使用光电继电器或MOSFET或固态继电器实现。
5.如权利要求2-4任一项所述的板级测试系统,其特征在于,当所述待测电路板为通信板或总线主设备的核心控制板时,所述测试插箱背板为有源测试插箱背板,包括总线主设备测试单元,用于模拟总线的从设备,完成对待测电路板的功能测试,其核心控制逻辑使用可编程逻辑器件实现。
6.如权利要求2-4任一项所述的板级测试系统,其特征在于,当所述待测电路板为电源板时,所述测试插箱背板为无源测试插箱背板,所述测试控制器还包括:测试激励信号控制单元,用于进行信号隔离与电平转换,并确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号。
7.如权利要求6所述的板级测试系统,其特征在于,所述测试激励信号控制单元包括光电隔离子单元以及电平缓冲与变换子单元,其电源为所述电源控制单元提供的受控电源,所述电源控制单元对测试激励信号控制单元所需要的电源进行导通和断开控制,确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,所述光电隔离子单元用于对所述电平缓冲与变换子单元输出的激励信号进行隔离,所述电平缓冲与变换子单元用于对所述光电隔离子单元的输出进行电平缓冲和变换。
8.如权利要求7所述的板级测试系统,其特征在于,所述光电隔离子单元由光电耦合器或光电继电器实现。
9.如权利要求2-4任一项所述的板级测试系统,其特征在于,当所述待测电路板为输入输出板时,所述测试插箱背板为无源测试插箱背板,所述测试控制器还包括:测试激励信号控制单元,用于进行信号隔离与电平转换,并确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,且插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号;和测试输出信号控制单元,用于进行电平转换,使得插拔待测电路板时测试输出信号的采集不影响待测电路板。
10.如权利要求2-4任一项所述的板级测试系统,其特征在于,当所述待测电路板为输入输出终端板时,所述测试插箱背板为无源测试插箱背板,所述测试控制器还包括:测试激励信号控制单元,用于进行信号隔离与电平转换,并确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,且插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号;和测试输出信号控制单元,用于进行电平转换,使得插拔待测电路板时测试输出信号的采集不影响待测电路板。
11.如权利要求2-4任一项所述的板级测试系统,其特征在于,当所述待测电路板为总线从设备的核心控制板时,所述测试插箱背板为无源测试插箱背板,所述测试控制器还包括:测试激励信号控制单元,用于进行信号隔离与电平转换,并确保只有测试时才向待测电路板提供测试激励信号,且插拔待测电路板时不向待测电路板输出测试激励信号;测试输出信号控制单元,用于进行电平转换,使得插拔待测电路板时测试输出信号的采集不影响待测电路板;和总线从设备测试单元,用于模拟总线的主设备,完成对待测电路板的功能测试。
12.如权利要求11所述的板级测试系统,其特征在于,所述测试输出信号控制单元包括光电隔离驱动和光电隔离模块,所述光电隔离模块使用光电耦合器或光电继电器实现, 用于数据采集卡及其输出缓冲与测试控制器之间的隔离控制。
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