第5章 计算机辅助测试主讲教师：龙兵 电路与系统自动化测试、诊断、预测 与可测性设计研究方向：联系方式 ：清水河主楼C2401, Tel:61830316, longbing@. 欢迎对我们研究方向感兴趣的同学加入到我们的团队！第5章 计算机辅助测试第5.1节 计算机辅助测试（CAT）的基本概念–CAT结构模型–逻辑和功能描述–测试算法电子科大CAT室第5.1节 计算机辅助测试的基本概念 5.1.1 什么叫CAT？什么叫CAT？计算机辅助测试（CAT--Computer Aided Testing）是借助于计算机来实现测试任务的手段和方法它是计算机辅助工程（CAE-- Computer Aided Engineering）中的一大类：»CAD-- Computer Aided Design 计算机辅助设计»CAM-- Computer Aided Manufacture 计算机辅助制造»CAA--- Computer Aided Analyse 计算机辅助分析计算机辅助工程一体化结构：CADCAMCAT一体 化控 制系 统设计要求优质产品修改制造修改设计电子科大CAT室5.1.2 CAT5.1.2 CATu第一代自动测试系统多为专用系统，通常是针对某项 具体任务设计的，其接口也是专用的。
因此，第一代 自动测试系统通用性很差Tektronix TDS7000 Digital Oscilloscopes5.1.2 CATu第二代自动测试系统主要特点是采用了标准的可程控 测量仪器接口总线（IEEE 488)、可程序控制的仪器和 计算机但是它没有突出计算机的作用，基本上还是 对传统的人工测试模拟u在70年代末，又提出了第三代自动测试系统它的体 系结构主要分为三部分：微型计算机、通用硬件和应 用软件其中计算机和测试工作站是第三代自动测试 系统的核心5.1.2 CAT5.1.2 CATu进入90年代，由美国NI公司提出了“ 软件就是仪器”的思想标志着新的测 试仪器---虚拟仪器的诞生u特点：在通用硬件平台确定后，由 软件取代传统仪器中硬件来完成的 仪器功能这样，仪器的功能是由 用户根据需要用软件来定义，而不 是由厂家来定义因此，它比传统 仪器性能更优越，使用更灵活 5.1.2 CAT5.1.2 CAT第5.1节 计算机辅助测试的基本概念 5.1.2 CAT的结构模型CAT的概念模型与结构模型测试算法测试软件测试结果计算机被测系统计算机测试 结果TY（输入响应X（测试矢量）接口测试图形 发生器被 测 系 统YXT概念模型结构模型完成三个基本任务：X，Y，T={X；Y}作用： 保证产品质量，提高产品合格率测试矢量生成 X测试响应 Y电子科大CAT室测试系统总线标准的发展仪器总线计算机总线1977IBMPC1981TRS801972GPIBVME1982ISA19841989EISA1991PCI1994CPCI2000PCI-X2004PCI Express1992VXI1997PXILAN ARPAnet 3Nb/s19691980Ethernet 10Mb/sEthernet 10Mb/s1995IEEE802.31985Ethernet 1Gb/s2000Ethernet 10Gb/s2004LXI2004模拟仪器GPIB台式仪器模块化仪器网络化虚拟仪器5.1.2 CAT---GPIBGPIB台式仪器5.1.2 CAT---GPIBCAT的概念模型与结构模型5.1.2 CAT---GPIB5.1.2 CAT---GPIB5.1.2 CAT---GPIB5.1.2 CAT---GPIB5.1.2 CAT---GPIB5.1.2 CAT---GPIB5.1.2 CAT---GPIB5.1.2 CAT---GPIB5.1.2 CAT---GPIB5.1.2 CAT---GPIBPCI-GPIBUSB-GPIBENET-GPIB5.1.2 CAT---VXI5.1.2 CAT---VXI5.1.2 CAT---VXI(1)优良的硬件和软件的互操作性； 硬件：全世界的VXI模块都通用；软件：仪器软件，控制器和操作系统，编程语言的互操作 性； (2)高的数传输率； 主总线为40Mbyte/s， MXI多机箱总线为20Mbyte/s， 模块间的本地总线为1Gbyte/s--2Gbyte/s； (3)可靠性高，环境适应能力强（模块，机箱）； (4)体积小，重量轻，可移动性好-----特别适于机载测试系统； (5)开放式结构，易于组建，扩展和重构；5.1.2 CAT---VXIu严格的尺寸：B(20个插槽)/C/D(13个插槽)，用得 最多是C尺寸机箱；u严格的屏蔽(EMC)、冷却(通风)、电源(功率，纹 波)的要求，有严格的测试标准；u背板总线：严格的设计要求(传输速率高)，8至12 层印刷板；u便携式机箱：槽数为4，5，6槽；5.1.2 CAT---VXI5.1.2 CAT---VXI5.1.2 CAT---VXI5.1.2 CAT---VXIPC 根结点4.5mIEEE-1394B主机箱 1 枝结点主机箱 2 叶结点主机箱 3 叶结点 最多16个 VXI 主机箱 最大电缆总长度)函数名 赋予标志符的特性 标志符名称 赋予标志符的值 此函数的作用：将特性及特性值 赋予标志符的特性表上。
描述：输入输出关系d立方R立方 F立方输出端前驱集 后驱集电子科大CAT室5.4 微处理器测试程序1.基本思想用寄存器传送语言（信息流语言）RTL来描述CPU的功能，而CPU的功能故障表 现为RTL语句的错误动作然后，根据d算法思想给有故障的RTL语句产生CPU相应的功能测试2.RTL语言简述RTL语言是数字系统的硬件描述语言，它描述CPU的指令功能与传输的逻辑关系 ，许多语言都具有RTL语言功能RTL语句格式：（k） RD f(Rs1,Rs2,…Rsv)1语句标号目标寄存器运算函数源寄存器语义：源寄存器Rs1,Rs2,…,Rsv的内容按函数f进行计算，其结果传送到目标寄存器RD中存放 电子科大CAT室5.4 微处理器测试程序（1）传输语句 (j) R2 R1（2）运算传输语句（3）转移语句 （k） （s=x)（j） 语义：当 s 的数值或字符串与 x 相同时，则由k号语句转移到（j）号语句继续执 行；否则，执行（k+1）号语句显然，这是一条条件转移指令 无条件转移指令为： （k）（j） （4）故障语句 WHEN Ii DO Ij电子科大CAT室算符语义：当执行Ii功能时，由于故障而执行了Ij功能----- 故障表现5.4 微处理器测试程序3.测试的基本步骤（1）用RTL语言建立CPU的功能模型；（2）根据CPU的物理故障在功能模型上的表现，列出故障表；（3）由故障表中的故障，产生相应的测试矢量（码）：①确定故障表现；②d驱赶--故障传播；③相容性检查；④解故障方程，求出测试矢量（码）；（4）建立故障字典；（5）测试---输入测试码，将响应与故障字典比较实现故障诊断。
5.4 微处理器测试程序例：两位无符号数乘法器的测试 解： （1）故障表现 两位数乘法原理： 10 R0 11 R1 1010110C0 R0故障表现为： WHEN C0R0 R0+R1 正常表现 DO R0 R1故障表现（只移位，未相加）电子科大CAT室X次5.4 微处理器测试程序（2）功能模型 X：输入的被乘数（R1）； Y：输入的乘数（R2）；R0：输出乘数的高位； R2：输出乘数的低位；C：进位位；Z：零标志位； RTL语言程序：（0）R3 10；循环次数（102）（1）R2 Y；送乘数，如R2=11（2）R1 X；送被乘数， 如R1=10（3）R0 00；R0清零（4）SSRC0R2；带进位循环右移一位（5）（C=0） （7）；若C=0则转（7），否则执行（6）------第1次判乘数低位；第2次判乘数高位（6）C0R0 R0+R1；（7）SRRC0R0；带进位位右移（8）R3 R3—-1；10-1=01（9）（Z=0） （4）；（10）SRRC0R2（11）OUT R0；读出乘数高位 Ｒ０＝０１（12）OUT R2；读出乘数低位 Ｒ２＝１０电子科大CAT室x1 1C0R2初始化01 01 10C0R0100+1001+10R0+ R11 00C0R0０ X１C0R２０１１０（正确）1x100110x0115.4 微处理器测试程序（３）故障方程 故障表现：语句（６）是故障语句，在执行（6）号语句前，如有： R0=a1a0，R1=b1b0，R2=c1c0, R3=d1d0, c=e,z=f 在执行（6）号语句后有： R0=D1D0，R1=b1b0，R2=c1c0, R3=d1d0, c=e, 无故障时，执行（6）号语句后有：（ C0R0 R0+R1 正常表现）a1 a0 R0(0)=D0=a0 b0+ b1 b0 R0(1)=D1=a1 b1 a0b0c R0(0)=a0 b0 c=D2=a1b1 a0b0(a1 b1) a0b0R0(1)=a1 b1 a0b0 有故障时， 执行（6）号语句后有：（R0 R1） R0(0)=D0= b0 R0(1)=D1= b1 c=D2=e (传送指令不影响标志位） 根据故障方程 F Fa=1 有： （a0 b0) b0=a0=1 (a1 b1 a0b0) b1=a1 a0b0=1 (a1b1 a0b0(a1 b1)) e=1 电子科大CAT室解这些布尔方程，即可求出故障测试5.4 微处理器测试程序（4）故障敏化通路----向输出端敏化4 6789 101112 R0R1R2R3cz 入口处(6)a1a0b1b0c1c0d1d0ef(7)D1D01b1b0c1c0d1d0D2(8)D2D1b1b0c1c0d1d0D0(9)D2D1b1b0c1c0d1d0-1D0d1d0-1(10)z=1时D2D1b1b0c1c00D01(11)D2D1b1b0D0c10c0(12)D2D1b1b0D0c10c05.4 CAT思考题uCAT是什么,它在工程中的地位如何？uCAT的概念模型和结构模型是什么？uRTL是什么语言,其语句格式是什么？u基于RTL语言的CPU测试步骤是什么？。