测试系统集成技术[32].

第10章测试系统集成技术10.1概述10.2测试系统中的通信技术10.3GPIB系统通常把在最少人工参与下能自动进行测量、处理、显示或输出测试结果的系统称为自动测试系统。温度压力流量转速水位传感器1u1信号调理U1传感器2u2信号调理U2传感器3u3信号调理U3传感器4u4信号调理U4传感器5u5信号调理U5多功能切换开关S/HA/D计算机数码管CRT显示打印机绘图仪输出设备数字I/OD/A模拟信号输出§10.1概述自动测试系统的发展是为了满足：急剧增加的测试复杂性的要求；特殊测试的要求；自动测试系统的发展大致可分为三个阶段：第一代自动测试系统不采用标准总线接口，针对具体任务设计的专用测试系统，不具有灵活组建的通用性。第二代自动测试系统采用了标准化的通用可程控测量仪器接口总线（如IEEE488），可程序控制的仪器和测控计算机（控制器），从而使得自动测试系统的设计、组建和使用都较容易。第三代自动测试系统：由微型计算机、通用硬件和应用软件三部分组成，充分发挥计算机的作用。微型计算机计算机控制激励信号产生电路计算机控制调理器/采集器可程控测试接口适配器被测对象激励响应自动测试系统集成了仪器技术、总线技术、计算机技术、软件技术、可测性设计技术。总线技术是自动测试系统的重要组成部分，解决了互联设备在机械、电气、功能上的兼容问题，保证各种命令和测试数据在互联设备间准确无误地传递。RS-232C、IEEE488（GPIB）、VXI、PXI、USB等。GPIB-通用接口总线系统（GeneralPurposeInterfaceBus）70年代，美国HP公司提出，HP-IB;IEEE和IEC确认，IEEE488（美国），GPIB（欧洲）；标准总线的优点：可以根据具体测试任务的需要，选用现成的标准总线接口的仪器（包括计算机），组建自动测试系统，系统也可以随时改建或重建。■测试系统集成时需要考虑的问题：确定测试任务和需求分析、功能定义选择主控制器及测试模块选择主机箱开关及测试接口的选择选择系统软件开发平台测试软件设计和文档开发§10.2测试系统中的通信技术一、串行通信和并行通信1.串行通信信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。常见的串行标准是RS232/244/485。2.并行通信并行通信是在两个设备之间同时传输多个数据位，它主要用于近距离通信，速度快，处理简单。仪器与计算机之间常用的并行通信标准有EPP、SPP等二、有线通信和网络化测试技术Internet在远程数据采集与控制，高档测试仪器设备的远程实时调用，远程设备故障诊断等场合得到了越来越广泛的应用。利用现有Internet资源，而不需要建立专门的拓扑网络。把TCP/IP协议嵌入现场智能仪器或传感器中，使信号的传输通过TCP/IP进行，网络化仪器设备成为网络中的独立节点，信息可通过网络从一个节点传输到另一个节点，使实时、动态的在线测控成为现实。三、无线通信技术有线的分布式网络测试系统，当设备多时连线十分复杂，而且适用于系统相对固定；若系统移动至它处时，需要重新连线；若添加新测试仪器,需要增加连接线，使用不方便。无线通信网的测试系统，设备以无线方式进行通信，设备之间不需连线，组建系统十分方便。无线局域网技术标准主要有IEEE802.11、HomeRF和蓝牙等油井无线监测系统§10.3GPIB系统测试系统实例任务：人工测试放大器幅频特性电压源信号源电压表记录设备绘图设备测试人员被测器件结果测试过程：•调电压源，使放大器建立直流工作状态；•调信号源，产生不同频率和电平的信号做激励；•从电压表读出输出电压；•记录、画图。系统中人的作用：（1）指挥测试过程：确定操作步骤、消息流通方向等；（2）操作设备。上述任务的自动测试方案计算机→人的指挥作用；接口→人的操作功能；消息在总线中传输。被测器件电压源I/O计算机I/O绘图仪I/O打印机I/O电压表I/O信号源I/OIEEE488（GPIB）接口总线信号DIO1～DIO8设备D只能讲接口接口接口接口(例如纸带读出器）(例如打印机）(例如数字电压表）(例如计算机）设备A能讲、听及控制设备B能讲及听设备C只能听DAVNRFDNDACIFCANTSRQRENEOI数据母线（8条）数据拜特传递控制母线（3条）接口管理母线（5条）•GPIB接口总线组成的自动测试系统主要由设备、接口和总线三部分组成•GPIB系统中的设备（器件）分为控者、讲兼听者、讲者、听者。•控者：一般是计算机，除了控制管理接口系统外，还要与系统中各器件交换数据信息，能控、讲、听。•讲者：只能发送数据；•听者：只能接收数据；•讲兼听者：具备讲和听功能。接口总线接插件是24芯，定义了16根信号线，其中8根数据线、3根挂钩线、5根管理线。•（1）数据线：DIO1～DIO8，并行传递8位数据；•（2）管理线•IFC：接口清除信号线，令系统内所有设备的接口功能置于初始状态。•ATN：注意信号线。•ATN=1，数据总线上传递的是接口消息；•ATN=0，数据总线上传递的是设备消息；•SRQ：服务请示信号线。•SRQ=1，表示有设备向控者提出了服务请求（即中断请求）•REN：远程使能信号线。•REN=1，设备处于远控状态（程序控制）；•REN=0，设备处于本控状态（前面板按键控制）；•EOI：结束或识别信号线•ATN=0，且EOI=1：讲者所发一连串数据在此结束；•ATN=1，且EOI=1：控者要对请求服务的设备进行并行查询；•（3）挂钩线（联络线）•DAV：数据有效数据线，源方控制。DAV=1，表示数据有效；•NRFD：未准备好接收数据。•NRFD=1，未准备好；•NRFD-0，所有接收设备都准备好了；•NDAC：未接收到或未接收完数据。受方控制。•NDAC=1，受方尚未收下数据；•NDAC=0，受方已经收下数据，源方可以准备下一次传送；挂钩过程：•源方宣布数据无效，DAV=0，等待受方发送NRFD消息；•NRFD=0，所有受方设备准备好；•源方宣布数据有效，DAV=1；•源方向受方传送一个数据字节，NDAC=1；•全部听设备都收到此数据，NDAC=0；•重新开始下一次发送。GPIB系统设备管理GPIB总线上最多可以接15台设备（包括系统中央控制器）；数据最长传递距离20m，每两个器件之间电缆一般为2m，以保证数据通信的可靠性;系统中可以有多个控者，但同一时刻只能有一个责任控者；系统控者：对系统控制权进行实行管理和分配的设备，只能由一台设备担任，有权随时收回总线控制权；责任控者：负责管理各仪器设备的工作，响应其他仪器设备提出的请求，处理测量结果。可由多台设备轮流担任；同一时刻，总线上只能有一个讲者，可以有多个听者。GPIB总线采用地址区分设备；5bit地址编码方式，共有25=32个地址码；责任控者使用一个字节中的低5位对设备寻址；XXX11111=“不听”或“不讲”，所以实际只有31个地址，称为主地址；如果再使用副地址，则地址最大容量可扩充为31×31=961个GPIB系统设备管理（续）GPIB系统的通信方式比特并行，字节串行，异步通信方式，最高数据传输速率1MB/s；GPIB接口功能GPIB设备从功能上可划分为设备功能和接口功能；设备功能：设备本身的功能，千差万别，不能标准化；接口功能：用于设备互联与通信，属于标准化部分；表征消息的逻辑电平采用负逻辑关系，高于2V为逻辑0，低于0.8V为逻辑1；序号接口功能符号序号接口功能符号1源方挂钩SH6远地/本地RL2受方挂钩AH7并行查询PP3讲者或扩大讲者T或ET8设备清除DC4听者或扩大听者L活EL9设备触发DT5服务请求SR10控者C