0 引 言

　　隨著導(dǎo)彈武器裝備備件的日益增多，對(duì)交付部隊(duì)的多品種單板備件的測(cè)試維護(hù)就顯得尤為重要，必須有與之配套的電子測(cè)試設(shè)備，以適應(yīng)這種形勢(shì)，因此考慮引用綜合測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)降低部隊(duì)對(duì)單板備件測(cè)試的難度和復(fù)雜度，提高維護(hù)水平，使單板備件的測(cè)試簡(jiǎn)單化，通用化。

　　1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法

　　1.1 硬件設(shè)計(jì)思路

　　備件板卡可以從總線和功能上進(jìn)行分類(lèi)，但是由于總線和功能的繁雜，目前還不能統(tǒng)一。如果單純按照總線分類(lèi)測(cè)試，可以采用的方案是一個(gè)主板擴(kuò)展數(shù)個(gè)總線，以適合不同的接口模板，模式框圖如圖1所示。如此實(shí)現(xiàn)對(duì)于總線測(cè)試而言是實(shí)現(xiàn)了一部分功能測(cè)試（無(wú)法測(cè)試CPU板）。如果按照功能分類(lèi)測(cè)試，更是無(wú)法做到統(tǒng)一的。

　　基于isa總線的adc板卡設(shè)計(jì)總線（Bus）是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束， 按照計(jì)算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類(lèi)，計(jì)算機(jī)的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號(hào)?？偩€是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是cpu、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個(gè)部件通過(guò)總線相連接，外部設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計(jì)算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來(lái)連接各個(gè)功能部件的。

　　依據(jù)以上論述，硬件設(shè)計(jì)首先應(yīng)該做到的就是必須統(tǒng)一總線接口，并做到總線接口可配置。實(shí)現(xiàn)總線接口統(tǒng)一后（不考慮接口功能測(cè)試），測(cè)試方案可以簡(jiǎn)化，如圖2所示。

　　總線接口：顯示卡要插在主板上才能與主板互相交換數(shù)據(jù)。與主板連接的接口主要ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等幾種。ISA和EISA總線帶寬窄、速度慢，VESA總線擴(kuò)展能力差，這三種總線已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰?，F(xiàn)在常見(jiàn)的是PCI和AGP接口。PCI接口是一種總線接口，以1/2或1/3的系統(tǒng)總線頻率工作（通常為33MHz），如果要在處理圖像數(shù)據(jù)的同時(shí)處理其它數(shù)據(jù)，那么流經(jīng)PCI總線的全部數(shù)據(jù)就必須分別地進(jìn)行處理，這樣勢(shì)必存在數(shù)據(jù)滯留現(xiàn)象，在數(shù)據(jù)量大時(shí)，PCI總線就顯得很緊張。AGP接口是為了解決這個(gè)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，它是一種專(zhuān)用的顯示接口（就是說(shuō)，可以在主板的PCI插槽中插上聲卡、顯示卡、視頻捕捉卡等板卡，卻不能在主板的AGP插槽中插上除了AGP顯示卡以外的任何板卡），具有獨(dú)占總線的特點(diǎn)，只有圖像數(shù)據(jù)才能通過(guò)AGP端口。另外AGP使用了更高的總線頻率（66MHz），這樣極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸率。

　　統(tǒng)一總線接口的目的：在硬件連接達(dá)到統(tǒng)一的情況下，總線仿真板可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)需要的總線形式。從本系統(tǒng)來(lái)講，總線仿真板可以實(shí)現(xiàn)圖1提到的6種總線?？偩€仿真板的硬件邏輯框圖如圖3所示。

　　總線仿真板的基本工作原理如下：測(cè)試主機(jī)通過(guò)“測(cè)試數(shù)據(jù)、命令信息存儲(chǔ)單元”發(fā)送數(shù)據(jù)與命令，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)列陣（FPGA）在獲得了相應(yīng)的命令信息后，實(shí)現(xiàn)測(cè)試總線和數(shù)據(jù)的仿真。FPGA的內(nèi)容是可在線重新配置的，它可以隨時(shí)按照主機(jī)的要求進(jìn)行邏輯接口的電氣轉(zhuǎn)換，同時(shí)也可以按照測(cè)試主機(jī)的要求實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的發(fā)送。

　　總線統(tǒng)一后，接下來(lái)需要考慮的是如何實(shí)現(xiàn)被測(cè)模板的互聯(lián)問(wèn)題。統(tǒng)一的總線接口連接器定義CPCI連接器（因?yàn)闇y(cè)試主機(jī)框架為CPCI或VXI），CPCI，中文又稱(chēng)緊湊型PCI，是國(guó)際工業(yè)計(jì)算機(jī)制造者聯(lián)合會(huì)于1994提出來(lái)的一種總線接口標(biāo)準(zhǔn)。是以PCI電氣規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)的高性能工業(yè)用總線。為了將PCI SIG的PCI總線規(guī)范用在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，1995年11月PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造者聯(lián)合會(huì)（PICMIG）頒布了CPCI規(guī)范1.0版，以后相繼推出了PCI-PCI Bridge規(guī)范、Computer Telephony TDM規(guī)范和User-defined I/O pin assignment規(guī)范。被測(cè)板卡通過(guò)轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)總線的互聯(lián)，I／O接口的測(cè)試可以通過(guò)電纜和各測(cè)試模塊連接?？偩€轉(zhuǎn)換框圖如圖4所示。

　　1.2 測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建

　　1.2.1 系統(tǒng)組成

　　總線的互聯(lián)問(wèn)題解決后，需要解決的就是如何實(shí)現(xiàn)針對(duì)專(zhuān)用模板的測(cè)試。首先要搭建一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以涵蓋一些通用模板的測(cè)試，然后再介紹模板的測(cè)試過(guò)程，測(cè)試系統(tǒng)原理框圖如圖5所示。

　　1.2.2 通用型備件測(cè)試系統(tǒng)總線布局

　　通用型備件測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)為7槽CPCI總線無(wú)源底板，該底板采用多層布線加濾波技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高了CPCI總線信號(hào)的傳輸質(zhì)量。該底板共有9個(gè)插件位置，其中1個(gè)供電插槽，8個(gè)CPCI總線插槽。CPU模件占用一個(gè)CPCI插槽，2個(gè)I／O測(cè)試板、模擬量測(cè)試板、通訊測(cè)試板、總線仿真板、不占用總線被測(cè)板各占用一個(gè)插槽。底板布局如圖6所示。其中CN1～CN4用于連接被測(cè)模板的I／O部分?？偩€板和轉(zhuǎn)接板連接用的J2是可定義的仿真總線。

　　測(cè)試模型構(gòu)建就是針對(duì)每一種測(cè)試模板，在硬件上必須定義總線，定義總線的目的是當(dāng)被測(cè)模板開(kāi)始測(cè)試時(shí)，仿真總線可以產(chǎn)生相應(yīng)的總線。另外就是定義板卡邏輯關(guān)系和數(shù)據(jù)模型，便于測(cè)試邏輯模塊化設(shè)計(jì)。測(cè)試模型是針對(duì)每種模板形成的單一數(shù)據(jù)庫(kù)單元，由于前文提到了6種總線接口，因此總線接口可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)單元，方便后續(xù)板卡邏輯設(shè)計(jì)使用。模板的測(cè)試邏輯設(shè)計(jì)時(shí)必須首先了解模板所有的技術(shù)參數(shù)和使用方法，然后利用測(cè)試模型庫(kù)和測(cè)試邏輯庫(kù)完成測(cè)試邏輯的搭建。

　　1.3 系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)

　　測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了測(cè)試覆蓋性，也就是說(shuō)要在可能的情況下，測(cè)試種類(lèi)盡量的多。由于以上方面的原因，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。為防止測(cè)試人員使用時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤，必須進(jìn)行容錯(cuò)及安全性設(shè)計(jì)。安全性設(shè)計(jì)的基本原則：測(cè)試過(guò)程中不能損壞被測(cè)模件。

　　測(cè)試系統(tǒng)中插入模板后，首先需要檢查電源地系統(tǒng)是否存在短路現(xiàn)象，為了保證安全，還需對(duì)模板的總線類(lèi)別進(jìn)行甄別。因此，系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)一種診斷板。只要系統(tǒng)的供電電源存在，診斷板即處于工作狀態(tài)，即保證測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行前，完成基本診斷工作。

　　2 測(cè)試實(shí)例

　　為了更清楚地說(shuō)明上述測(cè)試方法，下面以研華公司標(biāo)準(zhǔn)ISA總線開(kāi)關(guān)量板卡PCL-734作為實(shí)例簡(jiǎn)述測(cè)試過(guò)程。

　　2.1 PCL-734測(cè)試模型構(gòu)建

　　首先必須了解PCL-734的基本性能參數(shù)，表1列出了PCL-734的基本性能參數(shù)。

　　從表1可以看出，PCL-734是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)ISA總線形式的升關(guān)量輸出板卡。PCL-734能夠提供隔離數(shù)字量輸入通道和隔離數(shù)字量輸出通道，隔離保護(hù)電壓可達(dá)到2500VDC.他們是要求采取高電壓隔離工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。此外，所有輸出通道都提供高電壓保護(hù)。 測(cè)試模型構(gòu)建分兩步：步是總線接口設(shè)計(jì)，由于采用標(biāo)準(zhǔn)ISA總線，可以設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)單元，單個(gè)板卡測(cè)試不再考慮設(shè)計(jì)。第二步是板卡測(cè)試邏輯設(shè)計(jì)，板卡的測(cè)試邏輯可以完全按照PCL-734的手冊(cè)進(jìn)行，總線仿真板的底層驅(qū)動(dòng)軟件和測(cè)試邏輯的接口軟件，通過(guò)驅(qū)動(dòng)軟件獲取測(cè)試軟件執(zhí)行的數(shù)據(jù)信息，然后發(fā)送給總線仿真板執(zhí)行?？偩€仿真板把上層發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)仿真總線（此處為ISA）發(fā)送給被測(cè)板PCL-734，被測(cè)板卡即可實(shí)現(xiàn)約定的信號(hào)輸出。

    PCL-734能夠提供隔離數(shù)字量輸入通道和隔離數(shù)字量輸出通道，隔離保護(hù)電壓可達(dá)到2500VDC.他們是要求采取高電壓隔離工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。此外，所有輸出通道都提供高電壓保護(hù)。

　　ISA總線：是IBM公司為PC/AT電腦而制定的總線標(biāo)準(zhǔn)，為16位體系結(jié)構(gòu)，只能支持16位的I/O設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸率大約是16MB/S。也稱(chēng)為AT標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)始時(shí)PC機(jī)面向個(gè)人及辦公室，定義了8位的ISA總線結(jié)構(gòu)，對(duì)外公開(kāi)，成為標(biāo)準(zhǔn)（ISO ISA標(biāo)準(zhǔn)）。第三方開(kāi)發(fā)出許多ISA擴(kuò)充板卡，推動(dòng)了PC機(jī)的發(fā)展。

　　總線信號(hào)的轉(zhuǎn)換和測(cè)試邏輯的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)后，信號(hào)的測(cè)試已經(jīng)變得相對(duì)容易。此處需要測(cè)試的信號(hào)為OC輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，測(cè)試系統(tǒng)的I／O測(cè)試板可以實(shí)現(xiàn)該類(lèi)型信號(hào)的測(cè)試。

　　3 結(jié) 語(yǔ)

　　板級(jí)備件測(cè)試系統(tǒng)采用了成熟的設(shè)計(jì)技術(shù)，將現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融為一體，體現(xiàn)了通用化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)思想，通過(guò)實(shí)現(xiàn)總線的可配置而達(dá)到統(tǒng)一總線接口的目的，進(jìn)而滿(mǎn)足多種計(jì)算機(jī)類(lèi)板卡的測(cè)試需求，并具有良好的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，提高了板級(jí)備件的測(cè)試效率，使板級(jí)備件的測(cè)試躍升到一個(gè)新水平，增強(qiáng)了部隊(duì)綜合保障能力，對(duì)于打贏未來(lái)高技術(shù)條件下的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)具有重要意義。