基于PXI总线通用测试系统的设计

孙志军，纪晓辉（.桂林长海发展有限责任公司，5400；.中国电子进出口总公司，5400）

基于PXI总线通用测试系统的设计

孙志军1，纪晓辉2
（1.桂林长海发展有限责任公司，541001；2.中国电子进出口总公司，541001）

随着电子技术的不断发展，电子系统已经广泛的应用在了人们生活的各个领域中，并且对电子装备生产和测试技术的要求也越来越高。当前，电子测试内容和对象不断复杂，而且用户对测试速度以及其他方面的要求也越来越高。传统的人工测试已经不再满足当前测试工作的需要，因此必须要大力研究自动测试系统并加强应用，以提高测试工作的效率和质量。PXI总线电子装备测试系统是基于PXI总线的虚拟仪器技术，主要应用于电子装备测试，本研究主要针对电子装备的测试需求，设计了一套基于PXI总线的检测设备。

基于PXI总线；测试系统；设计

PXI总线技术自诞生以来，就以高带宽、低延时的特点适用于组建自动测试系统。PXI的价格比较低，测试精确度比较高，而且还具有同步和定时的功能，能够满足更高的测试要求，主要应用在自动化领域。本文主要分析了一种基于PXI总线的电子装备测试系统，该系统通过虚拟仪器编程语言LabVIEW完成测试程序集（TPS）的开发，实现对电子装备的测试。

1　系统总体方案设计

自动测试系统就是以计算机为核心，在主机程序指令的控制下，为自动完成某种特定测试任务而组合起来的测量仪器和其他设备的有机整体。ATS通常包括自动测试设备（ATE）、测试程序集（TPS）和测试环境（TE）3大部分。通过三者的结合，自动完成被测单元的性能检测、数据分析处理、故障识别与定位等。传统的测试方法采用分立仪器搭建测试系统，测试效率低，测试成本高，可靠性差。虚拟仪器测试是在以计算机为核心的硬件平台上，利用IO接口设备（PXI模块、GPIB（增加）仪器、串口仪器等）完成信号的加载、采集与调理，结合可视化开发软件完成硬件配置、用户界面设置、信号数据分析、波形显示和数据记录，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。

1.1人机接口

人机接口的功能是实现操作人员和测试系统的双向通信。常见的形式为，操作人员用键盘等输入设备向测试系统输入信息，测试系统将检测结果和操作提示等有关信息送到显示器显示。如果需要打印检测结果时，人机接口可配备打印机。

1.2PXI总线测试系统

本系统方案设计采用PXI总线模块作为主要硬件平台，PXI控制器模块作为整个系统的主控计算机，是自动检测系统的核心部件，通过运行测试软件，控制测试过程，接收测试结果，进行数据处理，并与其他外设相连接。

1.3接口适配器

接口适配器实现测试设备和被测对象（UUT）之间的信号连接，它把仪器资源分配给被测对象的各个管脚，完成对被测对象施加激励和测量工作。适配器主要包括控制模块、转换模块和调理模块。接口适配器应具有以下的功能：①连接并固定相应的UUT，并分配测试资源管脚；②具有适配器防差错功能；③具备对输入/输出信号的初步处理和调理功能。

2　系统的硬件设计

PXI总线测试系统是以PXI标准总线仪器模块与计算机为仪器硬件平台组成的虚拟仪器测试系统。自动测试系统硬件设计是ATE机体设计，ATE的机体设计主要考虑测试资源的需求，然后按需选择基于PXI总线技术的货架产品。硬件系统主要包括PXI控制测量系统、适配器接口以及其他相关附属硬件设备等。其中PXI控制测量系统负责控制测试系统工作，测量其输出信号，将测试数据进行采集存储，适配器接口主要是完成被测对象（UUT）与PXI总线接口系统之间信号的转接、变换及放大，并能提供状态信息显示、电路保护和人工调控接口。根据对被测件信号类型和特点进行分析，确定系统硬件配置如图1所示。

具体硬件配置如下：

（1）NIPXI—1045PXI机箱，机箱选择NI公司的8槽PXI机箱。该机箱适用于实时、自动化测试及数据采集（DAQ）的应用

（2）NIPXI—8196嵌入式PXI控制器（零槽控制器），零槽控制器具有USB2.0、GPIB和RS232等接口，能够与各类数字式仪器进行通信，通过PXI总线对各PXI测试模块进行控制和交换；

（3）NIPXI—6608计数器/定时模块，产生特定周期频率波形，完成对数字信号测试；

（4）NIPXI—5122示波器模块，用于测量信号幅度、正负脉冲宽度、频率、周期以及采集信号，实时显示等；

（5）NIPXI—6509数字IO模块，用于产生模拟仿真波形数据；

（6）NIPXI—5401信号发生器模块，用于产生被测对象（UUT）数字IO状态置位；

（7）NIPXI—4060数字万用表模块，用于测量信号电压（包括直流、交流）和频率；

（8）NIPXI—4110直流电压源模块，产生待测件的供电电压。

适配器接口是该系统中完全自主设计研发的部分，亦是关键的组成部分。其采用总线模块化结构，测试时根据被测对象（UUT）选用不同的适配器组件，以完成对不同信号的转接控制。总线板通过底板总线，连接PXI测试系统和被测对象。测试适配器设计时以最简化和无源化为原则，可以针对不同的被测对象，按照统一的准标准设计不同的功能模块，将系统资源直接连接到系统面板上，降低了因信号内部转接造成的干扰，并具有保护PXI板卡的功效。通过采用适配器接口实现转接控制系统的通用化、系列化、模块化，可以缩短自动测试系统的研制周期，减小开发成本，提高可靠性和可维修性。

3　系统的软件设计

软件设计是系统设计的核心，是最能体现系统功能和特性的平台，软件结构和用户界面的设计好坏对整个系统的性能指标有直接的影响。在软件设计中，该自动测试系统采用了通用测试软件框架，满足不同被测对象对测试软件的设计要求。不同被测对象的测试系统，只是测试模块的类型和资源配置不同，而测试软件框架中的其他部分不变。

该自动测试系统采用美国NI公司的Lab-VIEW8.6开发工具实现。LabVIEW软件是一个基于G语言（GraphicsLanguage，图形化编程语言）的图形化开发环境，主要用于自动测试系统的软件开发。它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，将传统的编程语言包装为易于使用的图形编程语言，具有界面设计直观灵活，数据库操作简单、执行速度快，具有强大的函数模块库，是广泛的被工业界和研究实验室所接受的数据采集和仪器控制软件。

测试程序流程设计主要依据系统单元测试原理来进行，每个程序模块由主程序和若干功能子程序模块组成。当改变待测件UUT或者测试项目时，只需由测试软件调出相应程序模块的主程序即可，而公用的子程序模块则无需重新编程，从而提高软件的开发效率、可移植性和系统的可靠性。

测试系统中与待测件UUT有关的信息均存储在数据库系统中，数据库存储测试所需的各项参数（模块性能判据的指标参数、信号调理模块的参数配置、测试通道的配置和测试的流程顺序等），并保存各项测试的结果。测试结束，自动生成测试报告。

（1） 系统资源配置模块。主要负责仪器资源配置和测试通道的选通，根据任务属性设置数据库提供的任务编码，结合通道配置数据库中的信息，选通和配置测试通道和仪器资源，并调用相关的仪器驱动，对仪器资源进行初始化工作。如系统无法完成自动配置，通知测试人员使用手动方式完成系统资源的配置。

（2） 激励信号产生模块。测试中UUT所需要的激励信号应由测试设备产生。激励信号产生接受系统资源配置模块传递来的测试激励信号信息，控制相应的板卡，为测试设备提供信号激励。

（3） 信号调理模块。完成信号调理电路的选择，依据任务设置数据库中的测试参数属性，将测试程序中所申请定义的虚拟资源逐个进行分配，把虚拟仪器的引脚与物理仪器的引脚对应连接，实现虚拟仪器与物理仪器之间的对接。

（4） 测试数据采集模块。利用配置号的测试通道和仪器资源对设备进行数据采集。实现对被测设备的检测功能，并向数据分析处理模块传送测试数据。主要为基于PXI和GPIB标准的测试仪器和总线架构。

（5） 测试数据分析处理模块。将采集到的数据在后台进行分析和处理，以直观的形式呈现给测试人员，并按照设定的数据结构存储到测试数据库中，方便进行查阅或者故障诊断。

4　结语

本研究具体介绍了电子装备自动测试系统的设计与实现，经测试该系统测试功能良好，可以同时将供电电压、波形信号和自测试结果显示出来，精确度比较高，并能自动生成测试报告，而且不影响装备的正常工作，具有较高的实用性。

郑忠云，苏泽娟.浅谈PXI总线技术［J］.仪器仪表标准化与计量，2005，06：21-23.

The design of the universal test system based on PXI bus

Sun Zhijun1，Ji Xiaohui2
（1.Guilin changhai development co.， LTD，541001；2.China electronics import and export corporation，541001）

With the development of electronic technology，electronic system has been widely used in every aspect of people's life，and the requirement for electronic equipment production and testing technology is becoming more and more high.At present，electronic testing content and complex objects，and speed，and other aspects of the requirements of the test users more and more is also high. The traditional manual test is no longer meet the need of the current test，therefore must vigorously research and strengthen the application of automatic test system， in order to improve the test efficiency and quality of work.PXI bus electronic equipment test system based on PXI bus virtual instrument technology，mainly used in electronic equipment test， this study mainly aims at the testing requirements of electronic equipment，design a set of testing equipment based on PXI bus.

based on PXI bus；The test system；design

图1　系统硬件组成