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1、华中科技大学 硕士学位论文 ATS中测试信号建模研究 姓名：张佳 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：魏蛟龙 20080601 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 开发通用自动测试系统(Automatic Test System，ATS)，可以有效减少自动测试系 统开发成本，降低开发中对指定仪器的依赖。而面向信号的测试系统能够有效的实 现自动测试系统的通用性，可以在很大程度上解决 TPS 的复用性和仪器的互换性的 问题。因此建立一个好的测试信号模型对于实现通用的自动测试系统具有重要意义。 基于上述背景，本
2、文对测试系统中信号的分类和模型建立进行了深入研究。通 过对 IEEE1641(信号和测试定义)标准层次结构介绍，重点分析了其信号复用机制和 扩展机制、信号模型的 XML 接口描述以及信号的动态控制能力。1641 标准在信号 复用和扩展上有很大优势，但距离实际应用还存在一些问题，例如对数字信号的处 理能力不足、动态信号模型定义不是很明确等。本文结合该标准，针对以上问题， 完善了一套测试信号分类与建模方案。该方案将测试信号分为基本信号和复合信号 两大类。同时提出了复合信号的二次调用思想，即以基本信号组件为底层模型，通 过组件调用的方式实现复合信号模型，在复合信号的基础上再次调用进行信号模型 创建。
3、 本文以此建模方案为基础，利用 COM 组件技术，实现了信号模型可视化设计。 通过该设计用户可以在交互式界面上给出信号的接口属性，同时对信号进行图形化 模拟，从而进一步对信号进行可视化的参数调整，达到信号波形的所需要求。经实 例证明了以上信号建模方案的可行性，信号库的可扩展性及可复用性、信号输出模 型的可移植性。 关键词：自动测试系统；IEEE1641；信号建模；信号分类 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract The development of GPATS (general proposal automatic
4、test system) can reduce the development cost effectively and lower the dependence of appointed instrument. Signal oriented test system has conspicuous effect on the generality of ATS (automatic test system), and can solve the reusability of TPS and the interchangeability of instrument to a great ext
5、ent. Therefore, building up a good test signal model has important significance for carrying out the GPATS. Based on forenamed background, a thorough research on the classification and models of the testing signal was made in this paper. By the introduction of IEEE1641 (signal and the test definitio
6、n) standard layer structure, this paper emphatically analyzes the reuse and extension mechanism of signal, the XML interface description of signal model and the ability of signal dynamic control. Although 1641 standard has great advantages of signal reuse and extension, there is still a gap to its c
7、ommercial application, such as the shortage of digital signals handling, the ambiguity of the dynamic signal model definition and etc. Combining the STD and aiming at the above problem, this paper consummates a classification and modeling scheme on testing signals, which divides them into basic sign
8、als and compound signals. Also, the twice transfer idea of compound signals was put forward. That is modeling signals based on the compound signals two times, which are achieved in the way of module calling. On the basis of the modeling scheme above, a visual design of signal model is achieved with
9、the usage of COM, through which the properties of the signals interface might be setted on the interactive GUI. In addition, users can stimulate the signal models graphically and adjust the visual parameters in order to make waveform meet the requirements. The feasibility of this modeling scheme, th
10、e scalability and reusability of the signal library and the portability of the signal output model have been validated in many testing cases. Keywords: Automatic Test System; IEEE1641; Signal modeling; Signal classification 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任
11、何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承 担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和 借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ）
12、 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪绪 论论 本章首先对自动测试系统进行相关介绍，然后对比当前各种不同自动测试系统 结构，得出面向信号的自动测试系统的优势。接着给出了当前用于测试信号描述的 ATLAS 和 IEEE1641 标准。在分析课题背景后，指出测试信号建模研究的意义。最 后对本文研究的内容和结构安排进行相关说明。 1.1 自动测试系统概况自动测试系统概况 随着科学技术的发展，人们对电子测量和仪器的要求越来越高。测试项目和测 试范围
13、与日俱增，测试对象日趋复杂，对测试速度和测量精度要求不断提高。传统 的单机手工测试已远远不适应测试需求，于是自动测试系统应运而生。 通常我们把以计算机为核心，在程控指令的指挥下，能自动完成某种测试任务 而组合起来的测量仪器和其它设备的有机整体称为自动测试系统(Automatic Test System)1，以下简称 ATS。 ATS 一般由三大部分组成2， 即： 自动测试设备(Automatic Test Equipment, ATE)， 测试程序集(Test Program Set, TPS)和 TPS 软件开发工具所组成。ATE 是指用来完成 测试任务的全部硬件和相应的操作系统软件，其核心
14、为控制复杂测试仪器的计算机。 TPS 与被测对象及其测试要求密切相关。典型的 TPS 包括三部分：测试程序软件、 测试接口适配器和测试文档。其中测试软件用于控制 ATE 中的各设备使其按照任务 要求，在规定地方加入激励信号，在测量点检测输入信号，然后分析测量结果并确 定故障事件。 TPS软件开发工具就是用于开发测试软件的， 它可包括包括ATE和UUT （被测对象）仿真器、ATE 和 UUT 描述语言和编程工具，不同的自动测试系统所提 供的 TPS 软件开发工具有所不同。 ATS 的发展大致历经了三个阶段34，它从传统的专用型逐步向通用性发展。在 早期，自动测试系统主要针对具体测试任务而研制的，
15、仅侧重于自动测试设备本体 的研制，故多为专用型（第一代） ；而后经历了积木式自动测试系统（第二代，基于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 GPIB 总线，程控台式仪器组成）和模块化自动测试系统（第三代，基于 VXI、PXI 等总线，由模块化的仪器组成） 。90 年代中期以来，ATS 开发研制的指导思想发生了 重大变化，以综合通用的 ATS 代替某一系列，采用共同的硬件及软件平台，实现资 源共享的思想受到高度重视。主要思路是5，采用共同的测试策略，从设计过程开始 通过“增值开发”的方式使后一阶段测试设备的研制能利用前一阶段的开发成果
16、， TPS 要能够移植，软件模块可以重用；使用商业通用标准、成熟的仪器设备，缩短 研发时间，降低成本以满足维修的多方面要求。基于此出现了对通用自动测试系统 的研究。 ATS 通用性的概念针对软、 硬件资源有不同的意义6。 硬件资源的通用性要求构 成自动测试系统的接口标准化（包括信号接口和硬件接口） 、测试仪器可互换、测试 通道可配置等，可使 ATE 本身资源配置最大化，能够覆盖各种 UUT 的测试需求7。 实现硬件资源的通用性需要采用 VPP（即插即用） 、VISA（虚拟仪器软件结构） 、IVI （仪器可更换）等工业标准。 软件资源的通用性主要是针对 TPS 而言的，主要要求 TPS 具有可移植性，即能 够不加改动地在新升级或更新后的 ATS 上正常运行8。开发具有通用性的 TPS 是实 现自动测试系统软件通用性的关键所在，同时也是降低自动测试系统软件开发成本 的重要手段。 目前实现 TPS 通用性的主要要求为软件结构和软件组件的标准化、 TPS 编程
