CN218866044U - 基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及贴片机板卡调试领域，具体公开了一种基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，包括依次连接的上位机、辅助测试板和待测试板；所述辅助测试板包括FPGA信号处理模块和接口模块，所述FPGA信号处理模块用于解析并执行来自上位机的测试指令；所述接口模块包括所述待测试板上所有接口类型。通过该方案，基于FPGA的并行快速的特点，可以有效地处理高速数字信号，且集成了多种功能的测试接口，可以快速准确、全面地测试接口功能，确保板卡的接口功能正常。

Description

基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统

技术领域

本实用新型涉及贴片机板卡调试领域，具体地涉及一种基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统。

背景技术

贴片机涉及的硬件板卡的接口一般包括通信接口、电气开关量输入和输出接口、电平的供电输入和输出接口、AD转换接口、DA转换接口、光源驱动的电流输出接口、光栅尺信号的输入检测接口、以太网接口的收发、cameralink（一种图像数据收发协议）的收发接口等，有些接口在实际应用时多达10路或者20路，这些接口主要负责各种信号的传输，它们相互配合构成了贴片机的绝大部分硬件功能。

在成熟的板卡设计下，贴片机板卡在贴片完成后，传统的人工测试，对于简单的接口功能，测试人员可以用万用表逐个测量，当接口数量多，且板卡大量生产，板卡测试需要花费大量时间。

对于信号的输入检测功能和复杂一点的图像数据、以太网收发，例如电平信号的输入检测，板卡测试需要代码设计人员开发一套测试代码（待测试板和辅助测试板），控制辅助测试板输出电平信号，待测试板去检测。这种方法，需要花费代码设计人员针对所用到的所有功能专门去写这样一套代码，研发成本昂贵。

测试代码的使用基于一块调试完毕，确认功能无误的辅助测试板卡，这种板卡主要会存在接口功能不全的问题，接口功能不全时，就需要寻找合适的板卡，相对应的测试代码也需要做出维护和调整。

传统的人工测试板卡的方法还存在板卡测试方案不完整，测试计划不详细，测试范围不全面等问题，极大地影响板卡测试的效率和合理性，而板卡出现功能性问题，先不说贴片机功能不能实现，单单是板卡功能性问题导致的工程故障，是贴片机最不能接受的。

针对上述问题，一个集成式接口测试系统，在生产测试中是很有必要的。

集成式接口测试系统，由于需要处理大量的图像数据，处理芯片采用FPGA(可编程逻辑门阵列），FPGA(可编程逻辑门阵列）具有高速、并行、灵活的处理的方式，其他芯片灵活性不足，或者不能高速、并行地处理图像数据。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，包括依次连接的上位机、辅助测试板和待测试板；所述辅助测试板包括FPGA信号处理模块和接口模块，所述FPGA信号处理模块用于解析并执行来自上位机的测试指令；所述接口模块包括所述待测试板上所有接口类型。

优选地，所述上位机和所述辅助测试板之间通过RS485通讯协议连接，所述辅助测试板和所述待测试板之间，通过RS485通讯协议相连。

优选地，所述辅助测试板的接口模块包括辅助测试板输出接口、辅助测试板输入接口、辅助测试板输入输出接口；所述待测试板的接口包括待测试板输出接口、待测试板输入接口、待测试板输入输出接口；其中，所述辅助测试板输出接口与所述待测试板输入接口信号连接，所述辅助测试板输入接口与所述待测试板输出接口信号连接，所述辅助测试板输入输出接口与所述待测试板输入输出接口信号连接。

优选地，所述待测试板包括指令接收模块和指令执行模块，所述指令接收模块用于解析来自辅助测试板转发的测试指令，所述指令执行模块用于执行所述测试指令。

优选地，所述上位机和所述辅助测试板之间的通信速率为1Mbps；所述辅助测试板和所述待测试板之间的通信速率为10Mbps。

优选地，所述待测试板上设有RS485（一种通信协议）接口、cameralink rx接口（一种图像传输协议）、cameralink tx（一种图像传输协议）接口、以太网接口、模拟量输出接口、模拟量输入检测接口、光栅尺信号输出接口、开关量输出接口、开关量输入检测接口、电平输出接口或电平输入检测接口中的任意几种。

优选地，所述辅助测试板还包括电源模块，采用24V电源进行供电，通过电源转换芯片给辅助测试板供电。

通过上述技术方案，基于FPGA(可编程逻辑门阵列）的并行快速的特点，可以有效地处理高速数字信号，且集成了多种功能的测试接口，可以快速准确、全面地测试接口功能，确保板卡的接口功能正常。

附图说明

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。

图1为本实用新型接口测试系统的整体结构框图；

图2为本实用新型接口功能的交互示意图；

图3为本实用新型辅助测试板的结构框图。

具体实施方式

为了进一步说明本实用新型的特征，下面通过具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行更加详细的说明。但是本实用新型能够以很多不同于此描述地在其他地方展开实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

本实用新型提供一种基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，如图1所示，包括依次连接的上位机、辅助测试板和待测试板；所述辅助测试板包括FPGA(可编程逻辑门阵列）信号处理模块和接口模块，所述FPGA(可编程逻辑门阵列）信号处理模块用于解析并执行来自上位机的测试指令；所述接口模块包括所述待测试板上所有接口类型；所述上位机和所述辅助测试板之间、所述辅助测试板和所述待测试板之间均通过RS485通信链路连接，上位机和所述辅助测试板之间使用串口调试工具，辅助测试板和所述待测试板之间的通信链路连接基于RS485通信芯片。

示例性地，所述RS485通信链路包含11路485通信链路，其中一路作为上位机与辅助测试板的固定通信通道，其他10路作为辅助测试板与待测试板的通信链路。由于上位机串口驱动不支持10Mbp通信速率，第一通信模块中的485通信链路的通信速率定为1Mbps，第一通信模块采用1Mbps的通信速率适用于大部分的串口调试工具；辅助测试板与待测试板间的485通信链路的通信速率为10Mbps，适用于贴片机的板卡之间通信速率。辅助测试板主要针对贴片机所需的硬件板卡（即待测试板）的接口功能进行测试；辅助测试板以FPGA(可编程逻辑门阵列）芯片为信号处理模块，包括FPGA(可编程逻辑门阵列）信号处理模块、电源模块和接口模块。示例性地，如图3所示，辅助测试板接口模块的接口（即11路485通信链路）包括RS485（一种通讯协议）接口、cameralink rx（一种图像数据收发协议）接口、cameralink tx（一种图像数据收发协议）接口、以太网接口、模拟量输出接口、模拟量输入检测接口、光栅尺信号输出接口、开关量输出接口、开关量输入检测接口、电平输出接口、电平输入检测接口。

按照信号流向方式，辅助测试板的上述接口可以分为三类，如图2所示：辅助测试板输出接口、辅助测试板输入接口以及辅助测试板输入输出接口。

辅助测试板输出接口包括：开关量输出接口、电平输出接口、模拟量输出接口、光栅尺信号输出接口、cameralink tx（一种图像数据收发协议）接口。

其中，开关量输出接口是利用集成的光耦驱动继电器，产生联通和断开的开关量；电平输出接口利用光耦实现供电输出与否的控制，在后级增加保护器件；模拟量输出接口利用一种八通道的dac（数模转换）输出芯片，通过spi（一种通信协议）协议控制dac（数模转换）输出电压大小；光栅尺信号输出接口将FPGA(可编程逻辑门阵列）端的信号通过3.3V转5V芯片，再通过单端转差分信号进行传输，FPGA(可编程逻辑门阵列）内部的逻辑是通过4个周期变化的方波信号，计算差分信号之间的上升沿和下降沿来模拟光栅尺信号的脉冲信号；cameralink tx（一种图像数据收发协议）接口利用一种28路转4路实现xyz三个维度的像素信息发送，在cameralink（一种图像数据收发协议）协议的基础上发送固定的测试图像信息，并且在发送端添加器件的保护电路。

辅助测试板输入接口包括：开关量输入检测接口、模拟量输入检测接口、cameralink rx（一种图像数据收发协议）接口。

其中，开关量的输入检测接口将开关量的一端连接在数字地，当开关量导通时，数字地与24V的电压构成回路，光耦工作，FPGA(可编程逻辑门阵列）端可以检测到光耦的电平信号，当开关量断开时，24V与悬空管脚无法形成回路，光耦不工作，FPGA(可编程逻辑门阵列）端不可以检测到光耦的电平信号；电平的输入检测利用的光耦原理与电平输出接口相同；模拟量输入检测接口采用3块四通道的AD转换芯片，也是通过spi协议从输出口在FPGA(可编程逻辑门阵列）端读取并且解析模拟电压信息，其中光源驱动的待测试板卡采用的电流输出，所以对应的用一个高精度固定阻值电阻分压转换为电压信息读取；camralink（一种图像数据收发协议）的接收数据接口的协议与发送数据接口的协议呈现对称式相似，将收到的4路图像信息转为28*3路图像信息，由辅助测试板的FPGA(可编程逻辑门阵列）信号处理模块对图像信息进行处理。

辅助测试板输入输出接口包括：RS485接口和以太网接口。

以太网信号物理层采用phy（以太网通信物理层）芯片，数据链路层采用quartus（一种编译软件）自带的三速以太网核进行驱动，网络层采用ip、arp、icmp协议架构、udp层（传输层协议）、应用层采用gvcp和gvsp（一种相机采集协议）协议的一个框架结构，采用rj45（一款以太网物理层芯片）接口，实现一个图像数据的收发功能。

辅助测试板卡采用24V电源进行供电，通过电源转换芯片给辅助测试板卡全部功能供电。

进一步地，待测试板是贴片机所需的全部硬件板卡，包括指令接收模块和指令执行模块，所述指令接收模块用于解析来自辅助测试板转发的测试指令，所述指令执行模块用于执行所述测试指令。辅助测试板上集成了全部硬件板卡的接口类型，每种硬件板卡包括辅助测试板接口中的一种或多种类型的接口；待测试板接口包括待测试板输出接口、待测试板输入接口、待测试板输入输出接口。辅助测试板的接口对应于待测试板的接口需求，负责测试待测试板的接口功能。

本实用新型基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统的工作过程如下：

①上位机根据协议通过软件向辅助测试板发送动作指令；动作指令能够控制待测试板接口和辅助测试板接口；

②辅助测试板FPGA(可编程逻辑门阵列）（可编程逻辑门阵列）指令接收模块根据协议解析指令；若测试待测试板卡的输出接口，则辅助测试板向待测试板转发指令，并且做好输入检测准备，若检测到待测试板卡输出正常，则向上位机回复工作正常标志位，上位机做出显示；若测试待测试板卡的输入接口，则辅助测试板输出对应的信号，在轮询到的待测试板状态中，检测到待测试板返回的收到对应信号，那么辅助测试板向上位机回复工作正常的标志位；若测试待测试板卡之间的输入输出接口，则辅助测试板向待测试板输出信号，待测试板接收到信号后，再向辅助测试板输出信号，二者互相收发，一段时间后，无错误，那么辅助测试板向上位机回复工作正常的标志位。

上述过程中，辅助测试板的运行由电源模块供电，通过接口模块的接口连接与上位机和待测试板进行交互。具体来说，对待测试板输出接口进行测试时，上位机测试软件向辅助测试板发送控制待测试板输出接口的指令（参数配置指令），由辅助测试板向待测试板转发该指令，实现待测试板输出接口的控制，此时辅助测试板作为待测试板输出信号的检测端，能够检测到待测试板输出信号，测试软件通过查询辅助测试板对应输入接口状态，即可判断待测试板输出接口控制是否正常（前提是辅助测试板输入接口工作正常，连接线缆正常）；对待测试板输入接口进行测试时，上位机测试软件向辅助测试板发送控制辅助测试板输出接口的指令，待测试板输入接口检测辅助测试板输出接口信号，辅助测试板不间断查询待测试板输入接口信号，即可判断待测试板输入接口工作是否正常（前提是辅助测试板输出接口工作正常，连接线缆正常）。最终实现待测试板全部接口测试。

综上所述，本实用新型的系统基于FPGA(可编程逻辑门阵列）芯片的并行快速的特点，可以有效地处理高速数字信号，且通过辅助测试板集成了多种功能的测试接口，可以快速准确地测试接口功能并且定位到具体电路；还能够进行长时间供电测试，检测硬件板卡接口的可靠性。

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。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，其特征在于，包括依次连接的上位机、辅助测试板和待测试板；所述辅助测试板包括FPGA信号处理模块和接口模块，所述FPGA信号处理模块用于解析并执行来自上位机的测试指令；所述接口模块包括所述待测试板上所有接口类型。

2.根据权利要求1所述的基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，其特征在于，所述上位机和所述辅助测试板之间通过RS485通讯协议连接，所述辅助测试板和所述待测试板之间，通过RS485通讯协议相连。

3.根据权利要求1所述的基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，其特征在于，所述辅助测试板的接口模块包括辅助测试板输出接口、辅助测试板输入接口、辅助测试板输入输出接口；所述待测试板的接口包括待测试板输出接口、待测试板输入接口、待测试板输入输出接口；其中，所述辅助测试板输出接口与所述待测试板输入接口信号连接，所述辅助测试板输入接口与所述待测试板输出接口信号连接，所述辅助测试板输入输出接口与所述待测试板输入输出接口信号连接。

4.根据权利要求1所述的基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，其特征在于，所述待测试板包括指令接收模块和指令执行模块，所述指令接收模块用于解析来自辅助测试板转发的测试指令，所述指令执行模块用于执行所述测试指令。

5.根据权利要求2所述的基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，其特征在于，所述上位机和所述辅助测试板之间的通信速率为1Mbps；所述辅助测试板和所述待测试板之间的通信速率为10Mbps。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，其特征在于，所述待测试板上设有RS485接口、cameralink rx接口、cameralink tx接口、以太网接口、模拟量输出接口、模拟量输入检测接口、光栅尺信号输出接口、开关量输出接口、开关量输入检测接口、电平输出接口或电平输入检测接口中的任意几种。

7.根据权利要求6所述的基于贴片机的集成化硬件板卡接口测试系统，其特征在于，所述辅助测试板还包括电源模块，采用24V电源进行供电，通过电源转换芯片给辅助测试板供电。

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