第12章测试系统集成技术素材

电子测量原理第1页第12章测试系统集成技术12.1计算机通讯接口的发展12.2自动测试系统总线标准12.3自动测试系统软件标准12.4测试程序的开发电子测量原理第2页12.1计算机总线的分类及应用12.1.1总线的四个认识1片部总线：如ALTERA的AVALON，ARM的AMBA，OPENCORES的WISHBONE。在FPGA应用中经常用到。2片间总线：如I2C、SPI、I2S等，单片机中经常用到。3板间总线：如计算机早期的ISA、现在的PCI.目前设计PCI接口卡的软硬件仍然是需要的。4设备间总线：如并口、串口、USB、网口等。电子测量原理第3页12.1计算机总线的分类及应用12.1.2常用的计算机总线并口：SPP\EPP\ECP。SPP为标准打印机的应用模式，EPP类似单片机，ECP具有DMA功能。串口：参考串口调试助手源代码，自己设计一个虚拟串口的应用程序。PCI总线。网络接口：是信息社会的主要技术。硬件上由MAC+PHY经过MII总线组成，软件上位TCP/IP协议。电子测量原理第4页12.2自动测试系统总线标准12.2.1自动测试系统简介测试系统：为完成某项测试任务而按某种规则有机构造的互相联接起来的一套测试仪器（设备）称为测试系统。这是狭义的测试系统，广泛的测试系统还应包括测量者（人员）、测试对象、和测试环境。手动测试系统:由人工完成特定测试任务，称为手动测试系统。电子测量原理第5页自动测试系统：使用具有一定自动化能力的测试系统进行测量和实验，称为自动测试Automaticmeasurementandtest）；通常把在人最少参与的情况下，利用计算机执行程序，控制测试过程并进行数据处理直至以适当方式给出测试结果的测试系统称为自动测试系统（AutomatedTestSystem—ATS）或自动测试设备（AutomatedTestEquipment—ATE）。电子测量原理第6页12.2自动测试系统总线标准从自动测试系统概念出发，可以抽象出现代自动测试系统模型的构造要素:可程控测试仪器、测试控制机、互联标准数字接口和软件系统电子测量原理第7页12.2自动测试系统总线标准1．可程控测试设备（为下学期智能仪器课程部分）：（1）可程控操作（2）有接口功能区电子测量原理第8页2．测试控制器（目前可理解为计算机）在功能上:测试控制器应该具有两种能力，第一是设备间互联的标准接口总线资源管理能力，第二是对测试系统的测试设备操作控制能力。在构成上:硬件方面必须配有标准数字接口，以便同测试设备相容互联；软件系统中含有测试应用软件开发环境。电子测量原理第9页3．标准数字接口总线系统（硬件标准）互联的设备与设备（或说系统与系统）之间的想象用于信息交接的一部分界面，称之为接口。为了在开放式互联设备之间实行数字式信息交换所必须的一整套与设备有关的接口的机械、电气和功能要素，称为数字接口系统。电子测量原理第10页4．测试应用软件及其开发环境（软件标准及开发）测试应用软件软件开发手段:是指测控计算机提供的操作系统、测试扩充高级编程语言、数据处理工具软件和程序故障诊断软件等。测试应用软件开发环境电子测量原理第11页12.2自动测试系统总线标准12.2.1GPIB在上世纪50年代初提出自动测试系统的概念，人们遇到的第一个问题是可程控设备数字接口总线。1972年，HP-IB（HP-InterfaceBus）。1978年，IEEEstd488-1978[3](常称IEEE488)。1979，IEC625-1号公告。1987年，IEEEstd488.1-1987，IEEBstd488.2-19871985年，国家标准GBn249.1／.2-85。1995年，新的国家标准GB/T15946-1995。HP-IB，IEEE488、IEC625、SJ2479、IEC-IB、488BUS、IECBUS、ASCIIBUS等等。在国内多称是GPIB，既通用接口总线（GeneralPurposeInterfaceBus）之意。电子测量原理第12页12.2自动测试系统总线标准1．总线构成(16条信号线)8条数据输入输出线、3条挂钩线、5条管理线2．设备容量(15台)可采用增加母线的方式扩大容量，每增加一条总线可增加14个器件，最大可增加到14x14=196个器件3．地址容量(31个听地址,31个讲地址)25-1=3131X31=9614．数传方式(bit并行、Bety串行、双向异步传递）5.数传输率：max:1MB/stype:500KB/s152348maxmA.mAiINdrive电子测量原理第13页12.2自动测试系统总线标准6．数据传递距离（不超过20m）：L=min(20m,2mXn)n:器件个数25-1=3131X31=9617．接口功能（共10种）设备与接口系统之间每一种交互作用就称为一种接口功能。十种接口功能：8．GPIB系统的控制（总线控者/测试系统控制器）9．消息逻辑（TTL电平，负逻辑）电子测量原理第14页12.2自动测试系统总线标准一、数据线：DIO8~DIO1（双向异步传递两种多线消息拜特）—器件消息（/ATN=数据工作方式）：程控命令、测量数据、STB—接口消息（ATN=命令工作方式）：通令、专令、地址、副令二、挂钩控制线（三线）SH（T/C）驱动：DAV线—（DAV=1）数据有效AH（L）驱动：NRFD线—（RFD=0）未准备好NDAC线—（DAC=0）未收到数据电子测量原理第15页12.2自动测试系统总线标准三、接口管理线：ATN线：ATN消息：区分“命令”和“数据”。REN线：远控使能线。REN消息EOI线：结束识别线。EOI消息/ATN∧EOI=END。（以接口消息形式发送的器件消息结束符）ATN∧EOI=IDY。（控者进行并行查询---识别）SRQ线：服务请求线。SRQ消息。（类似于INT信号）。IFC线：接口清除线。IFC消息。迫使所有器件接口停止母线上的活动，回到接口空闲状态。电子测量原理第16页12.2自动测试系统总线标准有多种方法可以实现GPIB接口功能电路，如：(a)MSI、SSI、CPLD/FPGA集成电路；(b)ROM——微程序控制器；(c)软件接口；(d)GPIB专用大规模接口片:Motorola公司MC68488，INTEL公司8291、8292和8293，仙童公司9914，菲利普公司HEF4738，NEC公司μpD7210等。电子测量原理第17页GPIB—ASIC接口片应用较广，接口片的使用：（1）外部引线及应用连接：GPIB总线信号线/μp的信号线（2）内部结构：GPIB的接口功能/p可寻址的8对寄存器（3）进行编程控制电子测量原理第18页12.2自动测试系统总线标准12.2.2VXI总线VXIbus是VME总线在仪器领域的扩展(VMEbuseXtensionforInstrumentation)。1987年4月，美国ColoradoDataSystems、Hewlett-Packard、Racal、DanaInstruments、Tektronix和Wavetek等五家著名仪器公司求同存异，组成VXI总线联合体（VXIbusConsortiumInc.），提出VXIbusRev.1.3规范文件。电子测量原理第19页1992年9月17日美国IEEE-P1155采纳VXIbusRev.1.4作为IEEE工业用标准的基本文件。1993年9月22日成立VXI即插即用系统联盟(VXIPlug&PlaySystemAlliance)。该联盟由NationalInstruments、GenRad、RacalInstruments、Tektronix和Wavetek五家公司发起，提出VPP规范文件。电子测量原理第20页12.2自动测试系统总线标准一、VXI系统的组成与特点VXI系统由VXI机箱、VXI模块、计算机及显示器等三部分组成。模块的机械载体是主机箱。与模块尺寸类型相适应，主机箱也有A、B、C、D四种尺寸可选择。模块互连是主机箱的背板(Backplake)，背板与模块之间通过总线连接器衔接：三个96芯的连接器J1、J2、J3，模块上的连接器对应为P1、P2、P3。VXI规定，一个主机箱最多有13个(0～12号)槽位，其中0号槽比较特殊，位于机箱的最左边或最底部。主机箱还为系统提供适合仪器工作要求的公用电源、冷却和电磁屏蔽环境条件。VXI总线测试系统的最小物理单元是组件模块(AssemblyModule)。如图3-2所示，它由带电子元件和连接器的组件板、前面板和任选的屏蔽壳组成。模块有A、B、C、D四种规格。电子测量原理第21页12.2自动测试系统总线标准图3-3电子测量原理第22页12.2自动测试系统总线标准一、VXI总线的组成VXI总线是模块间信号的载体。在VME总线基础上扩展了一些适应仪器特殊要求的信号线后形成的，从功能上看，VXI总线定义的信号可分为以下几类：*VME计算机总线*仪器要求的信号线电子测量原理第23页12.2自动测试系统总线标准二、VME计算机总线1．数据传输总线（DTB）DTB由总线主模块控制，用于主、从模块之间传递数据和状态/识别信息。分为寻址线、数据线和控制线。2．DTB仲裁总线VME总线支持多处理器的分布式系统。仲裁总线用来解决多个主模块争夺DTB总线使用权的问题，防止总线冲突。电子测量原理第24页3．优先中断总线供VME总线系统的中断器（Interrupter）和中断处理器（InterruptHandler）之间进行中断请求和中断认可使用。4．公用总线为系统提供时钟、系统初始化及故障检测等功能。电子测量原理第25页12.2自动测试系统总线标准三、VXI增加的信号线为适应高速、高性能仪器组件模块的需要，VXI在保留VME系统总线的基础上，新定义了一些面向仪器应用的信号线。这些新定义的信号线位于P2和P3连接器上，包括：*模块识别线：检测特定位置上的模块的是否存在*时钟和同步线：CLK10和CLK100、SYN100*仪器触发线：TTL、ECL和STARX和STARY星形触发线。电子测量原理第26页*模拟相加线：SUMBUS是VXI背板上的模拟相加结点。*局部总线：用于两者之间高速通信，LBUS数据传输率高达250Mbps和1Gbps。*电源线：+5V，+12V是VME标准；+24V是为模拟电路设计的，-5V、2V和-2V电子测量原理第27页电子测量原理第28页12.2自动测试系统总线标准四、VXI系统的控制计算机及接口需要测试控制计算机来运行用户测试应用程序、控制系统的总线操作、测试操作和数据处理。测试控制计算机可分为内嵌式和外接式两种。1.内嵌式测试控制计算机内嵌式测控计算机是按VXI总线规范设计的计算机模块，插入主机箱的０～４个槽位的空间。对内嵌式测控控制器(计算机)的要求是：电子测量原理第29页(1)与VME总线和高性能的VXI仪器总线相容；(2)支持VME周期操作和VXI总线字串行通信协议；(3)具有０号槽服务和VXI总线系统资源管理能力；(4)还需提供通用计算机的能力。电子测量原理第30页12.2自动测试系统总线标准2．外接测试控制计算机接口外接一台通用计算机作为VXI系统的测试控制控制计算机是多数用户的选择。GPIB-VXI接口,VXI-MXI接口,1394-VXI接口电子测量原理第31页12.2自动测试系统总线标准PXI（PCIeXtensionforInstrumentation）是PCI在仪器领域的扩展。它由PXI系统联盟在1997年制定，将CompactPCI规范定义的PCI总线技术发展成适合于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范。PXI的目的是将通用PC的性价比优势应用到模块式仪器领域，形成一种高性价比的虚拟仪器测试平台。PXI的优势在于：模块体积更小，数据传输速率更高（总线最大带宽为132Mb/s），受惠PC市场价格更低。但PX