基于GPIB的多通道采集模塊通用可配置自動測試系統

唐彬浛 李儀 柳明輝 黃濤

摘 要：本文設計了一套用于多通道采集模塊的通用可配置自動測試系統，詳細介紹了系統基于GPIB接口的硬件環境搭建以及軟件控制流程。該系統可支持不同種類的多通道采集模塊實現多套并行、定時循環、自動測試、數據處理、指標判定、報表輸出等功能。

關鍵詞：自動測試系統;GPIB;多通道采集模塊

Abstract：This paper designs an universal configurable automatic test system for multi-channel acquisition modules，and introduces the hardware environment and software control process about this system based on GPIB interface in detail.The system can be used for different kinds of multi-channel acquisition modules，realizing multiple sets of parallel，timing cycle，automatic test，data processing，index determination，report output and other functions.

Key words：Automatic test system;GPIB;Multi-channel acquisition module

多通道采集模塊常用于電子戰設備中，完成瞬時帶寬覆蓋下的干涉儀功能，提取通道間的相位差信息和協方差信息，最終形成PDW報文輸出給下一級信號處理模塊。根據電子戰裝備型號的不同，模塊的通道個數、指標要求以及對外接口型號也不同。同時，為了保障電子戰設備在各種極端惡劣條件下的正常運行，模塊需要進行一系列環境應力篩選，并在試驗過程中對性能指標進行全覆蓋性測試。傳統的解決方案是，對應產品特點開發專用的自動測試軟件、搭建專用的硬件測試環境。

近年來該類產品呈現出多品種、小批量的生產模式，傳統的解決方案開發代價高、周期長，不能快速響應測試需求，形成高效的測試產出能力。為了支撐生產，急需開發自動化程度更高、通用性更好的集成測試平臺。

基于以上，筆者開發出了一套基于GPIB接口的多通道采集模塊通用可配置自動測試系統。測試人員只需將多件待測模塊接入系統中，在人機交互界面設置好對應參數，剩下的工作將由主控計算機自動完成，直到拿到完整的測試報告。不僅提高了生產效率，同時也釋放了大量的人力、物力資源。

1 系統硬件設計

1.1 測試需求分析

該系統主要利用GPIB總線實現，將多臺測試儀器與主控計算機用GPIB進行連接，然后通過計算機控制系統實現對儀器的控制，再加上其他硬件資源，組建一個完整的自動測試系統。

首先是對測試儀器的選用，從指標測試需求出發，目前在產和即將投產的多通道采集模塊常見的指標體系包括：頻率覆蓋范圍、動態范圍、靈敏度、測頻精度、鑒相精度、脈寬測量精度、重頻測量精度、幅度測量精度等，選用帶有GPIB接口的信號源、頻譜儀、電源、示波器即可完成性能指標測試。

其次，從通用和多套并行考慮，模塊常用對外接口連接器為MLRM或LRM，設計一個通用測試母板，集成MLRM和LAM連接器各5個，同時還包括加電接口和數據傳輸接口。若產品更迭，只需靈活開發對應母板，即可快速接入系統，實現快速轉產。

最后，從解決資源占用問題考慮，一臺信號源只能用于一路激勵信號輸出，要實現多套并行，需要人工介入，在測試過程中根據測試需求實時更換電纜、切換通道，造成人力、物力資源的極大浪費。筆者在系統中增加開關以及功分器恰好可以解決此問題。常見的多通道采集模塊通道數不超過8個，因此選用一分八功分器。開關的增加可實現當前測試模塊的選擇。模塊測試數據由串口RS232上報給主控計算機，用MOXA卡對計算機進行串口擴展，獲得5路串口通信。

1.2 系統硬件環境搭建

系統硬件連接示意圖如圖1所示，信號源、頻譜儀、電源、示波器之間用GPIB母線連接，儀器與計算機之間利用GPIB-USB-HS連接。硬件連接時需要注意GPIB總線的傳輸距離最遠不得超過20m，且相鄰的測試儀器之間最好不要超過2m，系統中每個測試儀器的GPIB主地址都是0～31之間的數，且不能重復。

時鐘源可用信號源或晶振代替，給模塊提供采樣時鐘。信號源輸出激勵信號，通過1個5路開關控制測試模塊位號的選通，每一路各接入1個一分八功分器輸入給對應模塊。電源通過母板同時給插入母板的模塊供電。測試數據通過RS232上報給主控計算機，再由計算機完成測試數據分析、處理、指標判定、報表輸出等功能。

2 系統軟件設計

系統軟件需實現時間軸控制、產品協議解析、儀器驅動、指標測試、報表生成等功能，我們選擇Microsoft Visual Studio 2010為開發環境、選擇C#為開發語言。C#作為高級編程語言開發可靠高效，非常適合進行自動測試平臺的開發。

2.1 功能模塊設計

依據模塊化設計原則我們將系統軟件劃分為以下功能模塊。

2.1.1 可配置接口LoadTestFilePara（）

軟件運行時自動從指定路徑的結構化XML文件中解析課題號、通道數、測試頻點、測試功率、合格判據等個性化測試參數并傳遞給測試方法庫，用戶通過編輯XML文件即可實現對不同課題的產品測試。

2.1.2 時間軸控制模塊GenTime（）

通過多個定時器對加電線程、監控線程、測試線程進行精準復雜的時間軸控制，滿足定時循環測試的一鍵式測試需求。

2.1.3 產品協議解析模塊GetPDW（）

同時開啟5個串口線程對多個產品進行報文監聽和解析，解包邏輯按照產品通信協議編寫，解包結果實時顯示于全脈沖采集窗口。

2.1.4 測試方法庫TestZB（）

按照產品規范對多通道采集模塊的頻率覆蓋范圍、動態范圍、靈敏度、測頻精度等指標進行測試方法編寫及封裝，測試時實時將測試結果更新于DGV控件上。

2.1.5 儀器驅動庫InstrumentControl（）

通過GPIB總線對程控信號源和程控電源進行控制，支持常見指令如供電開關、射頻信號開關、頻率功率設置、脈沖參數設置、電流電壓設置等的下發。

2.1.6 報表生成模塊WordSave（）

調用Microsoft Office Word不合格數據自動報紅提醒測試人員進行異常處理。調用Microsoft Office Word交互接口對測試數據進行完整準確的記錄并自動輸出標準化的Word報表，方便檢驗、歸檔與后期追溯。

2.2 測試流程

軟件流程如圖2所示。

運行軟件后軟件主面板如圖3所示。

主界面由菜單欄、測試配置及控制窗、測試結果顯示窗組成。菜單欄可以進行儀器和插損配置、全脈沖采集。測試配置及控制窗可根據實測產品情況設置對應的測試信息并控制測試的執行與中斷。測試結果顯示窗用于實時顯示測試結果。

（1）點擊“儀器與插損測試”，進行儀器GPIB地址配置，插損測試。

（2）選擇產品編號以便調取相應的測試配置文件，根據產品實際連接情況填寫對應序列號、串口號，選擇試驗項目可確定實際測試的性能指標選項同時調取對應的測試報告模板，根據實際情況填寫測試參數，勾選“自動保存”。

（3）點擊“設備初始化”，若失敗，檢查系統連接狀態。

（4）點擊“開始測試”，開啟自動測試線程，測試結束后可自動生成報表并儲存。

（5）若產品故障，可點擊“全脈沖采集”，查看實時上報的原始數據進行故障分析。

若進行高低溫循環試驗，可根據溫度變化時間提前設置產品上下電時間，測試時間，點擊“開始循環測試”，后續工作無需人員參與即可完成整個試驗。同時增加監控功能，若有異常可報警。

3 結論

本文介紹了一個基于GPIB的多通道采集模塊通用可配置自動測試系統，并闡述了系統的軟硬件結構和測試流程。系統通過對通道個數、指標要求的配置，實現多種類、多套并行、定時循環、自動測試、數據處理、指標合格性判定、測試報告輸出等功能。解決了當前模塊多品種、小批量生產的測試需求。

參考文獻：

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[3]鄭敬華，劉晨，高超.一種基于GPIB的自動測試系統實現方法研究[J].信息通信，2012，1.

作者簡介：唐彬浛（1991—），女，碩士，工程師，主要研究方向為中試制造。