基于PXI总线技术的数模混合电路板故障诊断系统

刘瀚旻

（海军驻南昌地区航空军事代表室，江西 南昌330024）

0 引言

随着电子技术的快速发展，特别是数字技术及各种超大规模集成电路的广泛应用，电子装备尤其是军用电子装备结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越高。虽然电子系统的性能得到了提高，但是对测试和维修保障也产生了测试流程复杂、测试时间长、维修保障困难、维修费用高等诸多问题，这些问题严重影响了电子设备的完好性和寿命周期。如何对故障进行准确快速的定位，便成了故障诊断过程中日益突出的矛盾，早期的故障诊断是依据人对被诊断对象的感觉、听觉、触觉等感官和以往积累的相关经验，对其状态特征进行分析，判断某些故障的存在，或预测故障发生的时间。通过对大量电路板故障诊断过程总结后，会发现电路板的故障诊断具有相似性、重复性、专业性，即同一型号同一功能的电路板故障诊断测试流程相似，各种接线测试逻辑往往相同，针对上述问题，本文提出一种将测试流程、测试逻辑进行归类，并保存管理，同时可以让测试流程自动执行的软件系统，操作人员按照测试逻辑将相应的激励信号源接入电路板相应的端子后，只需要通过运行测试序列，读取各个测试节点运行过程中的反馈信号便可进行故障定位，至此由测试人员将测试逻辑编辑成测试序列保存后，便可在简化今后测试工作的同时提高故障的诊断效率，大大提高系统可维护性。

1 系统硬件

要对数模混合电路板进行故障诊断，测试人员往往需要给电路上的不同节点加载所需信号从而恢复局部电路到正常工作状态，据此，硬件系统需要提供强大的信号输出，以及信号检测功能，本文系统中具体包含便携式一体化PXI14槽机箱，以及控制器模块、数字万用表模块、频率计模块、信号源模块、继电器模块、矩阵开关模块、高速IO、普通IO、示波器、模拟量采集、模拟量输出、程控电源等14个PXI模块，其组成关系如图1所示。

图1 硬件系统模块结构图

从结构图中可以看出，系统通过两个矩阵模块实现了32路外接信号线的功能复用，即通过矩阵的不同位置切换可以让指定功能的硬件模块连接到对应的外接信号线，便可以进行信号的输出或者信号测量。

2 系统软件

软件主要包含测试序列编辑环境，即IDE集成开发环境，该部分系统实现测试序列的编辑、管理、调试、运行等工作，如图2所示。

图2 编辑环境主界面

测试序列运行环境，即对当前测试序列进行运行的软件环境，该部分系统实现测试序列的测试结果管理、运行，以及测试序列过程中各个节点当前的状态进行监测，测试人员直观的通过测试节点反馈信号对故障快速准确定位，如图3所示。

图3 运行环境主界面

2.1 测试序列编辑环境

软件系统采用虚拟仪器的操作方式，实现直观方便的测试节点添加、删除、配置等测试序列编辑工作，将各个模块的各个通道抽象成一个个图形，然后通过连线的方式建立各个测试节点的关联逻辑，测试节点根据所对应的不同模块，具有不同的功能，即节点具有输出信号、接收信号、判断信号的能力，如图4所示为测试序列的一部分。

图4中包含了测试序列的关联逻辑、条件判断逻辑以及循环逻辑等，测试节点的添加通过图形化的选择，拖曳到编辑面板中，从而实现快速准确的节点添加，节点间的逻辑关系通过快捷菜单或者鼠标联线即可添加，并未测试序列添加了选择、复制、粘贴、删除以及反悔操作等编辑方式，使测试序列方便快捷地完成编辑。

图4 测试序列

在测试序列编辑完成后，系统提供了测试序列的调试功能即生成测试序列后，便可以通过设置断点、单步执行、暂停执行的调试手段，实时控制测试序列的执行过程，从而方便快捷的检测测试逻辑，以及测试序列的正确性、有效性，如图5所示为测试序列运行过程中的调试输出信息。

图5 运行输出

通过对运行过程中的输出信息，为序列运行过程中的通道操作提供完整的运行记录，对其进行保存后可以方便测试记录的对比工作，为之后的电路板检测提供依据。

2.2 测试序列运行环境

测试序列通过编辑、调试符合测试逻辑以及测试要求后，便可以进行保存，通过运行环境对测试序列进行运行，运行环境与编辑环境相比较，最大的区别在于运行环境不再具有测试序列的编辑功能，测试序列对于运行环境而言只具备只读属性，但在运行环境中加强了信号监测，可以从软件界面上直观地看到当前模块通道的信号状态，从而第一时间判断出接收信号的正确性，实现电路板故障的快速准确定位，如图6所示为信号监测面板。

图6 信号监测面板

3 结论

在实际应用中，该系统适应性强，能对大量不同类型的电路板进行故障诊断，软件系统方便操作，容易掌握，同时能够根据测试逻辑，迅速反映出电路故障所在区域，具有广泛的应用前景。通过以上系统的开发，今后还可延续该故障诊断系统，将常用测试逻辑以及经典电路的测试逻辑进行总结存储，让系统根据电路板类型自动生成符合测试逻辑的测试序列，实现电路板故障的自动诊断。