数字IO模块在数字电路板自动测试设备中的应用.doc

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/模拟混合电路板ATE中得到应用实际验证表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；故障检测；故障隔离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故障检测和故障隔离。它能自动判断电路板是否有故障。当电路板有故障时它能自动地把故障隔离到元器件级。它既可以用于雷达维修基地的电路板维修又可以用于雷达生产线的电路板调试。早期的数字电路ATE都采用专用的硬件结构。近年来数字ATE的发展趋势是通用化、模块化、易于扩展。于是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用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功能相同但性能不同。M910的数据率为25MHzM920的数据率为50MHz。M910/920的功能很强能精确地模拟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成本就在10万美元以上。为了降低成本南京14所和北京航天安捷测控技术发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：256K×3/每个通道；数据率：0.1-20Mbits/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寄存器基。模块的设计符合VXI总线规范和即插即用规范。在任何一个测试模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：每个测试通道对应3组SRAM存储器其中激励SRAM用于存储测试模式响应SRAM用于存储被测电路板的输出响应状态控制SRAM用于控制通道状态。当状态控制位等于“1”时通道设置为激励模式；当状态控制位等于“0”时通道设置为响应模式。状态控制SRAM能使数字I/O通道的方向动态地改变因此能方便地模拟数据的双向流动。例如模拟单片机的数据总线。VXI总线定时和控制信号同步时钟地址数据总线时序、控制和地址信号产生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控制SRAM激励SRAM响应SRAMI/O接口模块前面板接口图1VXI数字I/O模块组成框图每种SRAM的地址线有2种选择：地址总线1和地址总线2。当选择地址总线1时所有存储器可以由外部计算机进行数据读写；当选择地址总线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激励信号和采集输出响应期间应选择地址总线2。测试模式的产生、输出响应的录取和通道状态的控制是同步工作的在任何一个测试模式下每个通道都可以单独设置为激励或响应模式。本模块的控制方式是A24/A16寄存器基（Register-based）方式数据传输方式采用块传输。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。模块的控制电路由多片大规模FPGA、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