CN112505529A - 一种板级自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板级自动测试系统，包括信号处理模块和硬件平台，所述信号处理模块包括信号转接模块、信号分配模块和信号调理模块，硬件平台包括公共测试信号接口、通道扩展组合、仪器组合、电控组合、电源组合、LAN路由器、网关、主控计算机、显控设备和PXI总线仪器，信号处理模块的输入端连接被测电子设备，信号处理模块的输出端连接公共测试信号接口。本发明对通用性较强的板级产品自动测试系统及其在航空电子装备中的应用进行了研究，选取故障较高的视频信号处理板为样本，用实例确定了板级故障诊断设计方案，设计了测试开发流程，增强了维修行业对板级故障诊断技术的完备性与多样性。

Description

一种板级自动测试系统

技术领域

本发明涉及测试系统技术领域，具体是一种板级自动测试系统。

背景技术

航空装备大修厂承修的机载电子装备中，常遇到较早期设计的电路板产品，这类产品相对而言可测性较低，测试方案不明确且产品维修资料较少，若遇到因电路板故障引起装备失效的情况，维修周期较长且故障排除效果不稳定，对维修单位而言在电路板级故障诊断带来很大困难。国内早期板级自动测试系统的研究偏向于专板专用，专业性较强通用性较弱，与实际维修保障应用方面相结合的案例较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板级自动测试系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种板级自动测试系统，包括信号处理模块和硬件平台，所述信号处理模块包括信号转接模块、信号分配模块和信号调理模块，硬件平台包括公共测试信号接口、通道扩展组合、仪器组合、电控组合、电源组合、LAN路由器、网关、主控计算机、显控设备和PXI总线仪器，信号处理模块的输入端连接被测电子设备，信号处理模块的输出端连接公共测试信号接口，公共测试信号接口还分别连接通道扩展组合、仪器组合和电控组合，通道扩展组合还连接PXI总线仪器，通道扩展组合还连接电控组合和LAN路由器，LAN路由器还分别连接网关和主控计算机，电源组合分别连接网关和电控组合，主控计算机还连接显控设备。

作为本发明的进一步技术方案：所述通道扩展组合包括开关矩阵、供电电源、模拟量调理模块、数字量调理模块和通信隔离模块。

作为本发明的进一步技术方案：所述仪器组合包括混合示波器、数子多用表、波形发生器、边界扫描仪和源测量单元。

作为本发明的进一步技术方案：所述电源组合包括程控直流电源、程控交流电源和直流电源。

作为本发明的进一步技术方案：所述PXI总线仪器包括D/A模块、串行通讯模块、射频多路复用模块、ARINC429、1553B通讯模块、可编程电阻、可变门限I/O、高速数字I/O和PXI总线。

作为本发明的进一步技术方案：还包括软件平台，由TPS开发平台、TPS执行平台、仪器管理模块和综合信息查询模块组成。

作为本发明的进一步技术方案：所述主控计算机上还连接有打印机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对通用性较强的板级产品自动测试系统及其在航空电子装备中的应用进行了研究，选取故障较高的视频信号处理板为样本，用实例确定了板级故障诊断设计方案，设计了测试开发流程，增强了维修行业对板级故障诊断技术的完备性与多样性。

附图说明

图1是本发明的整体方框图。

图2是本发明的硬件原理图。

图3是电路板的层次结构模型图。

图4是样板原理方框图。

图5是样板测试与诊断TPS设计方案的总体框图。

图6是视频分离电路1原理图。

图7是视频分离电路2原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：请参阅图1-7，一种板级自动测试系统，包括信号处理模块和硬件平台，所述信号处理模块包括信号转接模块、信号分配模块和信号调理模块，硬件平台包括公共测试信号接口、通道扩展组合、仪器组合、电控组合、电源组合、LAN路由器、网关、主控计算机、显控设备和PXI总线仪器，信号处理模块的输入端连接被测电子设备，信号处理模块的输出端连接公共测试信号接口，公共测试信号接口还分别连接通道扩展组合、仪器组合和电控组合，通道扩展组合还连接PXI总线仪器，通道扩展组合还连接电控组合和LAN路由器，LAN路由器还分别连接网关和主控计算机，电源组合分别连接网关和电控组合，主控计算机还连接显控设备。

其中，通道扩展组合包括开关矩阵、供电电源、模拟量调理模块、数字量调理模块和通信隔离模块。仪器组合包括混合示波器、数子多用表、波形发生器、边界扫描仪和源测量单元。电源组合包括程控直流电源、程控交流电源和直流电源。PXI总线仪器包括D/A模块、串行通讯模块、射频多路复用模块、ARINC429、1553B通讯模块、可编程电阻、可变门限I/O、高速数字I/O和PXI总线。主控计算机上还连接有打印机。

板级自动测试系统硬件设计的功能联系和控制关系如图2所示。板级自动测试系统以PXI总线仪器为核心，以LAN/GPIB总线仪器为中频测试资源，由PXI仪器模块提供被测电子装备测试所需的主要测试和控制资源。主控计算机通过上位机的自动测试软件控制测试设备的仪器资源及测试程序(TP)的执行。公共测试信号接口ICA为测试资源集中输出的模块，ATE与被测电路板通过测试接口适配器ITA实现测试信号的交互适配，形成仪器测试资源与被测电路板的信号通路。

应用试验总体思路:板级自动测试系统的被测对象是不同类别的电路板，为了使系统的具备通用性，就需要按功能特征来分类分析各种类型的电路板。电路板的信号大致可分为数字量、模拟量和离散量三种，板级自动测试系统在测试对被测对象进行时，一定要能够向电路板输出各种激励信号，并且保证被测电路板的响应信号能被采集到。

板级自动测试系统测试方法以及故障诊断的思路是按照图3的结构模型所示，先对电路板进行通电检测，如果电路板测试过程中出现故障则按测试顺序检测各电路功能模块，直至检测到故障功能模块，然后针对故障功能模块展开下一级故障诊断，直至将故障定位到最小的可更换单元及元器件或通道电路。

测试需求分析：通过逆测分析故障样板的电路原理图，梳理样板原理框图如图4所示。

故障样板的主要功能是部附件进行射击等重要事件时，产生相应的视频标记信号。该电路板主要由电压转换电路、光耦隔离电路、视频分离电路、视频选择电路、视频开关电路、总线接口电路组成。各功能电路功能原理如下：

1)电压转换电路，主要将系统输入的+28V转换为+5V、-5V输出，给板上其他功能电路及其元器件供电；

2)光耦隔离电路1～4的功能是将输入的离散量控制信号转换为单片机可识别的数字量信号；

3)光耦隔离电路5～10的功能是将单片机输出的控制信号转换为外部电路可识别的离散量信号；

4)视频分离电路、视频选择电路、视频开关电路在单片机控制信号的作用下对输入的视频信号进行处理，然后放大输出；

5)总线接口电路主要包括RS232接口电路和RS422/485接口电路，完成单片机与外部设备的通讯；

6)单片机作为电路板的控制核心，实现板件的标记功能。

测试诊断流程设计：

通过对样板原理分析和测试需求分析，提出样板的测试程序集(TPS)与诊断设计方案，以对样板电路板进行功能测试和故障诊断。

样板主要由电压转换电路、光耦隔离电路、视频分离电路、视频选择电路、视频开关电路、总线接口电路组成，因此在功能测试时，除了测试端口连接器输出外，还需要单独对每组电路的功能进行监测，此时需要使用辅助探笔进行测试。

测试诊断步骤如下：

1)在对样板加电测试前，需要对样板的电源正端和地端进行检测，确定电源正端和地端之间不短路；目测样板是否有断线等明显故障，从外观上检查电路板上的元器件是否存在烧糊、发黑等故障，如果存在上述故障，则需要排除故障后再进行测试；

2)如果样板的电源端和外观无故障，则安装适配板；

3)在确定适配板无问题后，需要安装样板并对电路板加电静态测试，测量电路板的供电电源是否正确；

4)样板静态测试正常，则可以进行电路板的功能测试；

5)在功能测试结束后，如果存在故障，则进入诊断测试，诊断结束后，关闭仪器，关闭电源，提示测试结束；如果没有故障，则直接关闭仪器和电源，结束测试。

样板测试与诊断TPS设计方案的总体框图如图5所示。

单元电路功能测试方案：

以电路板的视频分离电路为例，视频分离电路主要由视频同步分离芯片LM188、外围电阻/电容组成，根据用途不同，主要分以下2类电路：视频分离电路1、视频分离电路2。

视频分离电路1如图6所示，将输入的中显视频信号转换为3类视频输出，输入给后续单片机。

视频分离电路1的故障模式统计如表1所示：

表1视频分离电路1故障模式：

根据测试点的输出特性，各测试点可采用数字示波器采集。

视频分离电路2如图7所示，将输入的视频信号转换为一类视频输出，输入给后续视频开关电路。

表2视频分离电路2故障模式：

根据测试点的输出特性，各测试点可采用数字示波器采集。

单元电路测试诊断流程方案：

单元电路的测试主要基于功能电路的输出端作为测试点。使用信号发生器及矩阵开关在功能电路的输入端X1.A7施加一个复合视频信号，采集功能电路输出端信号。若采集的输出信号在预期范围内，则判断该功能电路测试正常，反之则给出单元电路故障的结论。

器件级测试诊断流程方案：

器件级测试诊断流程的开发目的是将故障定位于元器件。该部分流程的开发主要在功能电路测试流程的基础上开发。不同的是，该部分流程执行的前提是所属功能电路输出故障，根据故障给一个判断指令，依次测试所有节点，逐个排除各个器件的状态，进而将故障定位于器件。

运行设计好的测试程序，能通过测试报告直观的帮助维修技术人员定位产品故障。

实施例2：在实施例1的基础上：还包括软件平台，由TPS开发平台、TPS执行平台、仪器管理模块和综合信息查询模块组成。

测试程序开发平台：为满足系统通用性的设计要求自动测试系统尽可能多的提供不同信号量和器件的测试方法，但对于具体的控制测试设备对被测对象什么引脚施加什么激励，机器是不知道的，还需要测试人员自定义开发测试软件，计算机通过执行测试软件，控制测试设备对被测件施加激励，并分析采集回的信号特征，从而判断被测电路板是否故障。所以测试系统提供了资源建模工具包括对被测对象、适配器、测试电缆、测试流程和故障诊断流程进行建模，即面向信号的建模方式。

测试程序开发平台采用北京航天测控公司成熟框架软件平台Vite3.3，该测试程序开发平台实现信号、被测对象、适配器、测试站、测试仪器、测试流程等软硬件资源的定义与描述，构建关于测试对象的测试策略描述、UUT定义、适配器定义、测试站描述、仪器能力描述等部件和系统的XML文件，能开发测试流程文件以及故障诊断文件，生成测试配置文件，形成TPS测试源代码。测试开发环境具备测试程序的编译调试功能，编译生成TP程序，进行测试程序的调试操作。同时测试程序开发平台能够实现测试程序的移植管理工作。包括测试策略开发、测试资源开发、测试程序调试和TP移植管理4个大功能模块，被测对象建模、适配器建模、测试电缆建模、测试流程建模、故障诊断建模、测试站建模、测试仪器建模、测试程序编译调试和导入/发布ATML源包9个子功能模块。

测试程序开发平台采用面向信号的流程开发模式，面向信号的测试技术其核心是将信号、仪器设备、信号连接关系抽象成与硬件资源无关的定义层，用户根据被测对象的实际测试需求对所测的信号特征进行描述，对此定义层进行修改，调换仪器设备，经过编译处理完成资源映射，形成统一的、完整的测试流程。通过面向信号的描述，来定义具有某种特征的虚拟信号，其包括信号通路的建立、撤销及状态检测，建立抽象的“虚拟开关”，进而实现任何单元部分的改变及重构都不影响系统的设计运行。在系统运行时通过数据驱动，将所有的映射关系都实例化，完成“虚”转实的转变。

测试策略开发：根据实际测试策略的开发的需求，板级自动测试系统具有全方位的硬件定义与资源描述功能，以便于搭建起满足测试需求的ATE系统与硬件连接链路，并且通过树形连线视图将平台直观的表示出来。

故障诊断流程用以完成复杂系统的故障模型建模。智能化的专家知识生成工具以框架表示法为主，结合故障隔离模型和故障隔离节点等知识表示方法为用户提供了完整的表示和描述针对对象的故障模型和专家诊断知识。

故障诊断建模主要以IEEE1232标准为基础，根据测试需求，采用可视化建模方法，实现故障树、D矩阵等故障诊断模型的构建，用于测试过程中对UUT等测试对象的故障分析、故障定位。可利用专家知识生成平台描述被测对象诊断知识，绑定TPS文件作为样本输入信息，生成领域知识库和诊断提取规则，供故障分析使用。

测试资源开发：测试站资源建模主要是定义测试站资源的信号类型、被测参数和对应的预定义资源，根据ATML的规定，定义的测试站资源将用于搭建测试流程。

测试站资源是某种特定类型的资源，其定义了测试设备外部端口与测试主体之间的连接或连接集，以及测试被测主体的特定功能需要的行为。可以将一个适配器资源映射到一个测试站资源，也可以将一个测试仪器的特定功能映射到一个测试站资源，一个测试仪器可以对应多个测试站资源。测试仪器建模主要是用于描述测试工程中用到的仪器。仪器的建立比较复杂，除了仪器基本信息定义以外，还包括驱动、资源、能力、开关元素的配置。

测试程序调试：测试程序调试是一个集成的测试调度程序，依靠“运行环境引擎”提供TPS流程运行支持，由测试配置管理、TPS编译处理、测试信号与硬件资源自动映射和测试运行控制等组成。

测试程序调试实现对测试ATML源代码进行编译，生成发布运行平台可执行的测试程序，并提供调试的功能，供开发过程进行调试操作。

测试程序调试采用图形或文本方式对测试程序进行联机及脱机调试，具备断点调试、单步运行、运行出错原因提示、帮助信息等功能。

TP移植管理：软件平台需要支持对测试程序的移植，因此需要能够对外发布符合规定的测试ATML源代码，同时支持相应的ATML源代码导入，软件平台通过“导入AMTL源程序包”和“发布AMTL源程序包”实现TP移植功能。发布与导入的ATML源代码需要支持加解密操作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种板级自动测试系统，包括信号处理模块和硬件平台，其特征在于，所述信号处理模块包括信号转接模块、信号分配模块和信号调理模块，硬件平台包括公共测试信号接口、通道扩展组合、仪器组合、电控组合、电源组合、LAN路由器、网关、主控计算机、显控设备和PXI总线仪器，信号处理模块的输入端连接被测电子设备，信号处理模块的输出端连接公共测试信号接口，公共测试信号接口还分别连接通道扩展组合、仪器组合和电控组合，通道扩展组合还连接PXI总线仪器，通道扩展组合还连接电控组合和LAN路由器，LAN路由器还分别连接网关和主控计算机，电源组合分别连接网关和电控组合，主控计算机还连接显控设备。

2.根据权利要求1所述的一种板级自动测试系统，其特征在于，所述通道扩展组合包括开关矩阵、供电电源、模拟量调理模块、数字量调理模块和通信隔离模块。

3.根据权利要求1所述的一种板级自动测试系统，其特征在于，所述仪器组合包括混合示波器、数子多用表、波形发生器、边界扫描仪和源测量单元。

4.根据权利要求1所述的一种板级自动测试系统，其特征在于，所述电源组合包括程控直流电源、程控交流电源和直流电源。

5.根据权利要求1所述的一种板级自动测试系统，其特征在于，所述PXI总线仪器包括D/A模块、串行通讯模块、射频多路复用模块、ARINC429、1553B通讯模块、可编程电阻、可变门限I/O、高速数字I/O和PXI总线。

6.根据权利要求2所述的一种板级自动测试系统，其特征在于，还包括软件平台，由TPS开发平台、TPS执行平台、仪器管理模块和综合信息查询模块组成。

7.根据权利要求4所述的一种板级自动测试系统，其特征在于，所述主控计算机上还连接有打印机。

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