一種電子產(chǎn)品硬件接口自動測試方法

張寶升

（中國航空工業(yè)集團(tuán)公司西安航空計算技術(shù)研究所，陜西西安，710065）

0 引言

電子產(chǎn)品由各種各樣的功能電路組成，在對產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試或測試時，需對這些硬件電路的性能進(jìn)行測試，確認(rèn)是否達(dá)到出廠要求。測試分為手動測試和自動測試兩種方式，手動測試耗費(fèi)人力和時間，已不能適應(yīng)大批量的生產(chǎn)交付，本文設(shè)計了一種電子產(chǎn)品硬件接口自動測試方法，相比手動測試來說能夠節(jié)省大量的人力成本和時間成本。

1 自動測試平臺設(shè)計

自動測試平臺采用如下理念和方法進(jìn)行設(shè)計：

（1）硬件上采用模塊化、開放式的通用結(jié)構(gòu)，以綜合通用為原則，實現(xiàn)資源共享；

（2）統(tǒng)一規(guī)劃測試資源，利用共同的硬件及軟件平臺，使測試設(shè)備設(shè)計具有可繼承性和可持續(xù)發(fā)展性；

（3）采用成熟和先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，根據(jù)不同的測試要求進(jìn)行擴(kuò)展；

（4）測試軟件采用模塊化設(shè)計，盡量減少重復(fù)設(shè)計或更改。

1.2 總體架構(gòu)設(shè)計

自動測試平臺以NI 公司的PXI 總線設(shè)備為核心，PXI總線標(biāo)準(zhǔn)由美國國家儀器公司于20世紀(jì)90年代提出，具有體積小、成本低、集成性能好、兼容性好以及開發(fā)周期短等優(yōu)勢[1]。

自動測試平臺以PXI測控計算機(jī)作為測控核心，運(yùn)行測試軟件，實現(xiàn)自動測試平臺與用戶的人機(jī)接口，測試信號的采集、激勵信號的輸出、測試結(jié)果的輸出及測試報告的生成[2]。自動測試平臺總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 通用測試平臺總體架構(gòu)

自動測試平臺選用PXI接口的各類功能板卡來生成被測產(chǎn)品所需的各類激勵信號，同時也采集被測產(chǎn)品輸出的各類控制或驅(qū)動信號。PXI板卡插在PXI機(jī)箱中，統(tǒng)一由PXI機(jī)箱電源供電，PXI機(jī)箱電源和工控機(jī)統(tǒng)一由市電供電。

自動測試平臺根據(jù)被測對象選擇相應(yīng)的適配器、專用測試電纜和測試軟件。根據(jù)被測對象不同信號特征的需求，通過適配器實現(xiàn)信號隔離、調(diào)理以適應(yīng)通用測試資源。

1.3 PXl測控計算機(jī)

PXI測控計算機(jī)接收上位機(jī)發(fā)送的指令,然后按照通訊協(xié)議把測試數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)，由上位機(jī)進(jìn)行可視化顯示。

PXI測控計算機(jī)內(nèi)置各種功能模塊,測試資源較多,為了保證測試的實時性,采用PXI RT控制器,并結(jié)合多線程技術(shù),創(chuàng)建專用于定時計數(shù)的定時器線程。經(jīng)驗證系統(tǒng)可達(dá)到20ms的精確定時,使I0信號能夠及時地被響應(yīng)，保證了測試的可靠性和實時性。

PXI測控計算機(jī)主要實現(xiàn)板卡初始化,板卡自檢、信號校準(zhǔn)和自動測試4大功能。

a.板卡初始化：對所有的功能板卡進(jìn)行設(shè)置,確定其工作狀態(tài),通過調(diào)用各種硬件驅(qū)動來實現(xiàn)初始化工作。

b.板卡自檢：完成所有功能板卡的自測試并輸出自檢結(jié)果,若自檢正常則可以繼續(xù)對被測產(chǎn)品進(jìn)行測試,若不正常則輸出故障信息、停止測試。

c.信號校準(zhǔn)：功能板卡長時間使用后,信號會出現(xiàn)漂移,為保證精度,校準(zhǔn)軟件應(yīng)能在數(shù)字萬用表等標(biāo)準(zhǔn)儀器的輔助下,完成信號校準(zhǔn)。

d.自動測試：按照通訊協(xié)議,依據(jù)上位機(jī)發(fā)出的指令給被測產(chǎn)品輸出激勵,然后采集被測產(chǎn)品的響應(yīng)信號,并作出合格性判斷,最后輸出測試報表。

1.4 調(diào)理箱

調(diào)理箱用來調(diào)理各種電壓和電流信號。調(diào)理箱的作用是對幅度較大的電壓信號進(jìn)行衰減,對幅度較小的電壓信號進(jìn)行放大；對于電流信號調(diào)理箱提供轉(zhuǎn)化為電壓的功能；對于功率信號調(diào)理箱提供必要的負(fù)載。并且根據(jù)需要對信號進(jìn)行濾波處理,信號通過調(diào)理箱后才能供模擬輸入通道采集。

2 通訊協(xié)議

本自動測試方案通訊接口采用SCI通訊接口，通訊協(xié)議如表1所示。校驗和為除其自身外所有數(shù)據(jù)和的補(bǔ)碼，占一個字節(jié)，若校驗和出錯，不會有返回值。

表1 自動測試通訊協(xié)議

表1中，指令號、通道號分別對應(yīng)測試的信號類別和信號名稱。比如指令號可以為“模擬量輸入測試”，通道號可以為“0~5V輸入測試”。

3 測試軟件設(shè)計

3.1 開發(fā)環(huán)境

測試軟件開發(fā)使用LabVIEW圖形化編程語言,采用模塊化的設(shè)計風(fēng)格,模塊設(shè)計遵循高內(nèi)聚、低耦合的設(shè)計原則,保證各個模塊對內(nèi)具有確定的功能,模塊對外具有清晰簡潔的接口,且模塊和模塊之間的耦合性降低,使得每個模塊可以同時開發(fā),互不影響,同時也降低了修改和維護(hù)的難度。

3.2 功能設(shè)計

測試軟件由測試平臺軟件和被測產(chǎn)品內(nèi)置測試程序兩部分組成，包括權(quán)限管理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、測試報表生成4個功能模塊，如圖2所示，各功能模塊的功能如下所述。

圖2 測試軟件功能架構(gòu)設(shè)計

權(quán)限管理：包括用戶登錄管理、密碼及權(quán)限管理,通訊端口設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示及存儲參數(shù)設(shè)置、被測對象設(shè)置、數(shù)據(jù)合格閾值設(shè)置等配置信息。

數(shù)據(jù)顯示：根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)定的顯示參數(shù)及合格閾值,對數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線或文本等形式的實時顯示,并根據(jù)合格閾值設(shè)置超限告警點。

數(shù)據(jù)存儲：根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)定的存儲參數(shù),對數(shù)據(jù)以表格或文本等形式進(jìn)行后臺存儲。

測試報表生成：對測試結(jié)果以報表的形式輸出,報表中應(yīng)包含測試時聞、被測對象信息、測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)論、不合格項等信息。數(shù)據(jù)保存格式可以為txt或excel文件,被測產(chǎn)品每通斷電1次保存一個文件,文件以“產(chǎn)品型號+產(chǎn)品編號+測試時間”命名。

4 測試流程設(shè)計

本方案的測試流程為：

a.首先由自動測試平臺通過SCI通訊總線命令被測產(chǎn)品進(jìn)入測試模式，被測產(chǎn)品接收到命令后進(jìn)入測試模式，并應(yīng)答自動測試平臺[3]；

b.進(jìn)入測試模式后，自動測試平臺和被測產(chǎn)品進(jìn)行握手，握手3次，3次握手均成功后才能進(jìn)行硬件接口自動測試，關(guān)于測試信號類別和測試指令號的對應(yīng)關(guān)系，可按表2的要求執(zhí)行，其中“┅”表示可擴(kuò)展；

表2 信號類別和指令號對應(yīng)關(guān)系

c.對于測試的實際值，由自動測試平臺將實際值與期望值進(jìn)行比較分析，并作出合格性判斷。

測試過程中，為避免信號干擾導(dǎo)致的偶發(fā)性故障，可按以下原則處理：

（1）每個信號的每個測試點最多可連續(xù)測試3次。即在3次之內(nèi)（含）的任何一次測試合格，則繼續(xù)進(jìn)行下一個測試點或測試先好的測試；若3次均測試不合格，則報該項測試故障，然后進(jìn)行下一個測試點或測試先好的測試。

（2）對測試超時的處理方法為：若自動測試平臺發(fā)送某一包測試數(shù)據(jù)后，被測產(chǎn)品在10s內(nèi)無應(yīng)答，視為超時，此時判定為該項測試故障。

5 結(jié)語

本文介紹了一種電子產(chǎn)品硬件接口自動測試方法，采用通用的SCI通訊接口，能夠用于電子產(chǎn)品平臺的硬件接口自動測試。自動測試的應(yīng)用能夠大幅提高電子產(chǎn)品的生產(chǎn)交付效率，節(jié)省人力和時間成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。