插件級模塊測試設備的設計與實現

孫日明

摘? 要：文章設計了一套自動化測試設備對插件級模塊進行功能測試，采用PC104_plus主板完成與被測板CPCI總線的通信，設計了DVI視頻一分二電路滿足圖形處理的信號源需求。精簡了結構設計，使測試適配器更加簡單實用，具有一定的工程借鑒價值。

關鍵詞：CPCI;電子測試;DVI

中圖分類號：TJ06? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）24-0098-03

Abstract： This paper designs a set of automatic test equipment to test the function of the plug-in module， and， using the PC104_plus motherboard to complete the communication with the CPCI bus， designs the DVI video circuit to meet the needs of the signal source of graphics processing. It simplifies the structural design， makes the test adapter more simple and practical， and has a certain engineering reference value.

Keywords： CPCI; electronic test; DVI

綜述

為滿足任務需求，隨著計算機技術的發展，現代電子裝備大量采用數字、模擬集成電路技術，元器件的封裝形式從傳統的雙列直插式發展到表面貼裝式，關鍵的引腳信號往往不容易測試。接口協議越來越復雜，從傳統的ISA總線發展到PCI系列總線協議。功能也越來越完善，往往涉及多個學科門類，這就為板卡功能測試和故障排查帶來一定困難。本文設計了一套自動測試設備對插件類板卡進行功能測試。采用基于PC104_plus的主板完成與被測板CPCI總線的通信，并設計DVI一分二電路提供兩路圖像信號，簡化了設備結構，提高了被測板卡測試覆蓋率。

1 測試設備總體設計

測試設備基本結構如圖1所示，內部主控設備為一臺測試計算機，通過PXI總線連接了通信模塊，數字I/O模塊、矩陣開關模塊等卡式儀器，通過網絡信號外連了萬用表、示波器、信號發生器等臺式儀器。臺體上增加了一臺顯示器對處理后的圖像進行顯示觀察。所有儀器信號連接到對外接口適配器連接器上，測試時由測試適配器進行信號資源的分配。

2 CPCI總線通信設計

工業及軍用插件級板卡一般采用CPCI總線與主機通訊，其電信號延用了32位33MHz的PCI總線標準。由于總線通信協議復雜，采用基于普通數字IO的協議模擬方式，從協議底層一步一步開發，工作量將非常巨大，因此最好采用貨架產品和成熟的技術方案完成通信，一般認為通用的通信方案有兩種。

一種是采用PXI至PCI系統擴展套間擴展PCI總線。原理如圖2所示，擴展套間PXI端接入測試計算機的一個槽位，PCI端可視為擴展的PCI總線的零槽，通過對外連接器和接口適配器接到被測板卡PCI總線。安裝驅動程序后，被測板卡作為測試計算機的一個設備運行，測試程序可調用接口函數與被測板進行通訊，完成功能測試。

另一種辦法是在接口適配器上加一附帶PCI總線的計算機主板，原理如圖3所示。

在接口適配器上增加一計算機主板，測試計算機通過局域網絡接至接口適配器上的計算機主板，通過網絡向主板發送測試命令，由計算機主板完成與被測板的PCI總線通訊。

第一種方法需要占用測試計算機一個槽位，若設備不支持PCI熱插拔，每測一塊板卡都要重啟測試計算機。第二種方法只需要占用一個網口，測試完畢后，接口適配器斷電即可。因此第二種方法更適合實際應用。考慮到接口適配器較小，計算機主板選用了體積小，重量輕，堅固耐用的PC104_plus模塊。綜合考慮各種因素，選用了盛博科技的ECX1211-10D模塊。

3 DVI信號源設計

圖形處理板測試時，需提供兩路DVI信號作為輸入。通常可在測試設備中增加一個DVI視頻信號源，兩路DVI信號經接口適配器上連接器傳輸至被測板卡輸入端。這種方法不僅會增加信號源成本，還會占用有限的連接器資源。考慮到接口適配器上ECX1211_10D計算機主板可提供一路DVI信號，決定采用一分二電路擴展出第二路DVI信號。DVI信號分辨率為1280*1024，頻率為60Hz，對應的像素時鐘為108MHz，速率太高，不宜直接分頻。因此采用了基于EP6122N的DVI一分二電路。EP6122N是Explore公司的一款DVI/HDMI分配芯片，輸入和輸出符合DVI1.0標準，電路原理如圖4所示。

4 接口適配器設計

由于被測板全部為板卡結構，接口適配器沒有采用傳統的機械式大接口適配器設計，而是盡量做得簡單實用。如圖5所示，接口適配器采用了兩個PDS-105連接器連接至測試設備，通過一塊300*300mm的印制板，集成了測試主板、被測插件連接器和各類信號調理電路。底部設計了一托架，附帶機械式導軌，通過手動滑動方式接入測試設備，既簡單實用，又便于操作。

5 測試程序設計

測試程序基于通用的測試軟件平臺TestWorks開發。TestWorks是通用的測試平臺軟件，提供圖形化、基于信號的測試程序開發環境，可使設計人員從繁雜的代碼編程中解放出來，專注于測試流程的設計工作。針對CPCI類板卡測試，TestWorks平臺首先通過網絡向接口適配器上主板發送讀取VID和DID命令，若讀取成功，證明PCI功能正常，發送測試命令繼續測試，并調用設備儀器資源配合進行功能測試;若VID和DID讀取失敗，證明PCI接口損壞，不能對板卡進行操作，提示PCI總線故障。所采用的測試流程大致如圖6。

6 結束語

本文設計了一套自動測試系統對插件類板卡進行功能測試。采用PC104_plus主板實現CPCI總線的通信，實際使用證明該方法技術成熟，工作穩定可靠，由于每次測試接口適配器都要斷電，PC104_plus主板模塊可運行允許即時斷電的嵌入式操作系統，避免造成損傷。所設計測試系統結構簡單，功能完善，可用于電子設備的測試系統設計。

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