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1、数字I/O模块在数字电路板自动测试设备中的应用杜舒明1 ，钱 芳1 ，章琳琳1 ，申加胜2（1、 南京14所，江苏 南京 210013 ； 2、北京航天测控公司， 北京 100830） 摘要：本文介绍了一种基于VXI总线的数字I/O模块（型号为DIOM-64）在数字电路板ATE中的应用，内容包括模块的工作原理和测试设备的组成。该数字I/O模块已在某雷达的数字电路板ATE和数字/模仿混合电路板ATE中得到应用，实际验证说明模块设计合理，能满足指标要求，工作稳定可靠。 关键词： 自动测试设备； 毛病检测； 毛病隔离1 概述数字电路板自动测试设备（简称数字电路ATE）用于雷达系统中各种数字电路板的毛
2、病检测和毛病隔离。它能自动推断电路板是否有毛病。当电路板有毛病时，它能自动地把毛病隔离到元器件级。它既能够用于雷达维修基地的电路板维修，又能够用于雷达消费线的电路板调试。早期的数字电路ATE都采纳专用的硬件构造。近年来，数字ATE的开展趋势是通用化、模块化、易于扩展。因而，符合工业标准的数字电路ATE系统相继出现，例如基于VXI总线的ATE和基于PXI总线的ATE。数字电路ATE的新技术以美国泰瑞达(Teradyne)公司的数字功能测试产品为代表。美国陆海空三军的多数数字电路测试系统都采纳泰瑞达的数字测试技术，例如海军的CASS测试系统、陆军的IFTE系统、爱国者导弹测试用的GFTS系统、空军
3、的CATS系统、B-2隐形轰炸机测试系统。泰瑞达提供的基于VXI总线的数字功能测试产品是1998年推出的M9系列产品。它包含3种基于VXI总线的数字模块：M9中央资源板(CRB)、M910通道卡和M920通道卡。中央资源板的主要功能是定时产生和引导探头。M910和M920功能一样，但功能不同。M910的数据率为25MHz，M920的数据率为50MHz。M910/920的功能非常强，能准确地模仿各种电路板所需要的测试信号。利用M9系列产品可方便地集成一个基于VXI总线的测试系统，但价格较贵。例如，组建具有192个数字I/O通道的测试系统，仅硬件本钱就在10万美元以上。 为了降低本钱，南京14所和
4、北京航天安捷测控技术开展中心合作开发了一种基于VXI总线的数字I/O模块。利用这种模块集成的系统不仅完全能满足测试需求，而且具有较好的性价比。目前，这种模块已在某出口雷达的数字电路ATE和混合电路ATE中得到应用。2 数字I/O模块的工作原理模块的主要技术指标： 通道数：64路；存储器：256K3/每个通道；数据率：0.1-20 Mbits/s ； 定时精度：10ns；驱动电流：12mA；驱动电平：标准TTL；单槽、C尺寸、A24/A16存放器基。模块的设计符合VXI总线标准和即插即用标准。在任何一个测试形式下，每个通道可单独设置为输入或输出状态。模块的组成见图1。模块的工作原理：每个测试通道
5、对应3组SRAM存储器，其中鼓励SRAM用于存储测试形式，响应SRAM用于存储被测电路板的输出响应，状态操纵SRAM用于操纵通道状态。当状态操纵位等于“1”时，通道设置为鼓励形式；当状态操纵位等于“0”时，通道设置为响应形式。状态操纵SRAM能使数字I/O通道的方向动态地改变，因而能方便地模仿数据的双向流淌。例如，模仿单片机的数据总线。VXI总线 定时和控制信号同步时钟地址数据总线时序、操纵和地址信号产生 VXI接口地址总线1数据总线 地址总线2地址选择数据接口数据接口地址选择地址选择数据接口状态操纵SRAM鼓励SRAM 响应SRAM I/O 接口 模块前面板接口 图1 VXI数字I/O模块组
6、成框图每种SRAM的地址线有2种选择：地址总线1和地址总线2。中选择地址总线1时，所有存储器能够由外部计算机进展数据读写；中选择地址总线2时，所有存储器的地址由本地产生。在向被测试的电路板施加鼓励信号和采集输出响应期间，应选择地址总线2。测试形式的产生、输出响应的录用和通道状态的操纵是同步工作的，在任何一个测试形式下，每个通道都能够单独设置为鼓励或响应形式。本模块的操纵方式是A24/A16存放器基（Register-based）方式，数据传输方式采纳块传输。通道模块的同步时钟信号有2种选择:模块自带的20MHZ时钟和来自于背板总线上的由另一模块产生的同步时钟。模块的操纵电路由多片大规模FPGA
7、、CPLD器件实现。3 测试设备的组成基于VXI总线的数字电路ATE由PC机、VXI主机箱、数字I/O模块、零槽模块、适配器、1394接口卡、直流电源等组成,见图2。 （1）VXI主机箱的选择 计 算 机适配器零槽模块E8491B数字模块2数字模块1数字模块3被测电路板1394接口卡电源测试探头 图2 数字电路ATE的组成框图 1394 总线VXI总线 为突出系统小型化的特点，本系统的VXI机箱选用雷卡（Racal）公司的1264C 机箱，它是一种C尺寸6槽机箱，体积小。（2）系统操纵方式的选择VXI系统的操纵方式有外部操纵和嵌入式操纵2种方式。在嵌入式操纵方式中，嵌入计算机是可插入VXI主机
8、箱中的一个模块，直截了当与背板相连，能与仪器模块进展高速数据传送。这种操纵方式的优点是尺寸最小、功能最正确，但嵌入计算机价格较高，选择范围窄。目前常用的方式是外部操纵方式。在这种方式下，操纵计算机通过电缆与零槽模块相连接。主要优点是可选用廉价的商用PC机作为操纵计算机。外部操纵方式有3种选择：VXI-GPIB、VXI-1394和VXI-MXI。VXI-GPIB操纵方式：外部计算机中有一块GPIB接口卡，GPIB卡和零槽模块之间用一根GPIB电缆连接。零槽模块负责把GPIB协议转换为VXI协议。当对速度要求不高时，这是一种非常好的操纵方式。VXI-1394操纵方式：外部计算机中有一块1394-P
9、CI接口卡，接口卡和零槽模块之间用一根1394电缆连接。零槽模块负责把IEEE 1394 串行通讯协议转换为VXI协议。1394是串行总线，它的最高传送速度能够到达400Mb/s。这种操纵方式能满足中等数据传送速度的要求。 VXI-MXI操纵方式：外部计算机中有一块MXI卡，主机箱中的零槽有一个VXI-MXI接口模块，MXI卡和接口模块之间用一根MXI电缆连接。MXI总线是32位并行总线，其数据传输率比GPIB总线和1394串行总线的传输率高。MXI-2产品的最高传输率可达33Mbytes/s。这种操纵方式的优点是速度快，缺点是本钱较高、连接电缆又硬又粗。通过性价比分析，本系统决定采纳VXI-
10、1394操纵方式。零槽模块采纳安捷伦公司的E8391B。（3）数字I/O模块的选择本系统使用3块一样的数字I/O模块，其型号是DIOM-64。每个模块有64路I/O通道，本系统共提供192个测试通道。当需要更多的测试通道时，能够通过简单地增加模块实现。本系统最多可扩大到320个通道。数字I/O模块有主和从2种工作形式。当模块设置为主形式时，该模块提供所有模块的同步时钟；当模块设置为从形式时，模块的同步时钟由主模块提供。同步时钟由VXI机箱中的部分总线传送。数字I/O模块的功能是向被测电路板提供鼓励信号，并采集电路板的输出信号。适配器完成测试设备和被测试电路板之间的电源和插座的匹配功能。4 结论由 DIOM-64数字I/O模块组成的数字电路ATE能满足雷达系统中的数字电路板的自动测试要求。实际验证说明模块设计合理，能满足指标要求，工作稳定可靠。参考文献：1 杜舒明， 彭为. 混合电路板的自动测试.现代雷达.2002.2 杜舒明. 数字电路板毛病诊断的一种有用方法.现代雷达. 1996.
