GPIB技术在数字电路自动测试系统设计中的应用

冯菲菲

摘 要：数字电路在社会生产中发挥着重要的作用，随着社会的不断发展，其复杂程度越来越高，这给数字电路的系统故障检测带来了较大的难题。NI检测技术操作复杂并且成本较高，适用范围比较狭窄。因此，本文设计了基于GPIB技术的数字电路自动测试系统，从系统硬件和软件两个部分着手，采用伪穷举法对测试系统进行检测，确保设计出的测试系统能够满足实际数字电路使用需求。

关键词：GPIB技术;数字电路;自动;测试系统

中图分类号：TP274.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）31-0008-03

Application of GPIB Technology in the Design of Digital

Circuit Automatic Test System

FENG Feifei

（Zhongshan Cemetery Administration Bureau，Nanjing Jiangsu 210000）

Abstract： Digital circuits play an important role in social production，with the continuous development of society， its complexity is getting higher and higher， which brings great problems to the system fault detection of digital circuits. NI detection technology is complex and costly， and its scope of application is relatively narrow. Therefore， this paper designed a digital circuit automatic test system based on GPIB technology，and started with the two parts of the system hardware and software， and used the pseudo-exhaustive method to test the test system to ensure that the designed test system can meet the actual digital circuit usage requirements.

Keywords： GPIB technology;digital circuits;automatic;test system

數字电路的出现给我国许多领域造成了非常大的冲击，在日常生产和生活中产生了非常大的影响。随着社会经济的不断发展和科学技术水平的不断提升，数字电路系统更加烦琐，这给数字电路设计规划和故障检测带来较大的难题。为了解决这样的问题，确保数字电路能够稳定运行，人们要加强数字电路系统测试。现阶段，比较著名的数字电路检测方式是德科技等公司研制的NI检测技术，然而该检测方式成本较高且使用难度较大，不具有普遍适用性[1]。为此，本文提出了基于计算机USB接口的GPIB检测技术，结合被检测电路的雷达特征，构建了集合计算机、检测设备、检测算法以及软件的综合自动测试系统。

1 系统硬件组成部分

通常情况下，计算机设备与检测仪器主要通过总线连接起来。目前，常用的总线技术较多，有VXI总线、PXI总线、GPIB总线等，其在数字电路系统检测中具有非常广泛的应用[2，3]。以GPIB技术创建的检测仪器具有运行可靠、检测准确、易于操作以及制作成本低等优势，主要应用在小规模的数字电路系统设计与检测中。笔者设计的数字电路检测系统主要采用GPIB技术，实现了计算机设备与检测仪器之间的连通。

数字电路自动测试系统由多个部分构成，通常包含主控计算机、GPIB控制装置、能够与GPIB连接的检测设备等[4]。本试验采用基于USB数字量的I/O模块，该方法能够实现信息双向快速传输，同时每个方向的存储大小可以达到4096kbps，信息输送速率也能够达到50MHz。数字电路检测系统硬件组成部分如图1所示[5]。

该模块是以USB接口为媒介和计算机设备进行连通的，通过执行测试软件的程序命令，能够产生激励信号，并将该信号导入测试系统中，对数字电路出现的反馈信息和检测位置的数字信息进行收集。

通常，检测装置包含示波器、万用表等设施。对数字电路需要提供的电源电压进行计算，得出程控电源可以满足±5V、±12V，总输入功率设置为30W。此外，测试期间还需要对一些模拟信息进行检测，所以示波器应该选择数模混合型。

2 系统软件设计

2.1 确定目标群体

本试验测试系统的运行载体选择美国微软公司的Windows操作系统，软件部分选择虚拟仪器开发软件LabVIEW上的图形编程模式。该平台是美国国家仪器有限公司（National Instruments，NI）旗下专门为测试系统设计与检测服务的检测平台，并涵盖了硬件部分的执行程序，设置相应的驱动程序，进而实现将不同形式的总线仪器整合到LabVIEW开发平台中[6，7]。数字电路检测系统软件组成部分如图2所示。

从图2可以看出，测试系统软件主界面包含应用程序、数据库管理程序两大板块。其中，应用程序包括IVI系统、功能测试模块、故障诊断模块以及测试报告生成四个部分：数据库管理程序包含用户信息库、仪器信息库、电路模型库、电路故障库以及测试状态信息库五个部分。在检测系统初始阶段以及完成阶段，应用程序会访问数据库信息，并在数据库管理程序的帮助下获取需要的信息资源。例如，IVI系统在开始阶段需要从数据库中获取仪器信息资源。

在进行应用程序规划设计时，通常选取“主模块+功能插件”的方式进行。具体来说，主模块表示应用程序的主体架构，功能插件则表示依附于应用程序、有自身专属功能的模块，例如，图2中应用程序下面显示的4个部分均为功能插件。在实际运用时，为满足不同状态下的测试需求，要随时对功能模块和函数值进行更改。

3 测试方法

自动检测系统运行流程如图3所示。开始检测时，系统先进行自检，确定设备能够正常运行后进行功能检测，功能检测正确则生成检测报告，假如功能检测不正常，系统将进入故障诊断环节，再生成检测报告。从开始检测到完成检测，功能测试主要负责验证电路板能否正常工作，故障诊断功能主要负责发现程序运行的主要问题并进行定位。

本试验检测采用的方法为伪穷举法，这种测试方法是以穷举法为载体而优化改进的。穷举法可以理解为在进行数字电路的输入矢量计算时要考虑全部可能发生的状况。众所周知，数字电路的运行状态包含有0、1，因此，n个输入参数就能够产生2n倍个测试矢量。这种检测方法能够检测出数字电路中的全部故障，然而，当将穷举法应用到大规模数字电路时，运行过程会耗费大量时间[8]。伪穷举法对穷举法的检测思路进行改进，将待检测电路分成若干部分，用穷举法对每个部分进行检测，从而有效降低测试矢量数量，提高检测速度。

4 结语

基于GPIB技术的数字电路自动测试系统能够有效地解决NI检测技术不能处理的难题，具有操作简单、检测成本低的优点。同时，加强检测系统硬件和软件部分的合理设计，是确保自动检测系统稳定运行的前提，可以为数字电路朝更高层次发展奠定基础。

参考文献：

[1]张翔.基于GPIB的数字电路自动测试系统设计分析[J].电子设计工程，2019（16）：88-91.

[2]邢连营.一种基于LabVIEW的数字电路自动测试系统设计[J].电子技术与软件工程，2018（10）：79.

[3]曹子剑，佘美玲.边界扫描测试在数字电路自动测试系统中的研究与应用[J].计算机测量与控制，2015（7）：2311-2313.

[4]李黎.基于数字电路模型的继电器控制电路测试技术开发与应用探讨[J].通讯世界，2015（2）：193-194.

[5]邱斌.基于DSP和FPGA的模拟机数字多通道电路测试系統研制[J].中国民航飞行学院学报，2013（4）：27-30.

[6]任新建，王学伟，杨立国，等.数字I/O电路的多总线自动测试诊断方法研究[J].电测与仪表，2011（7）：12-15.

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[8]邵幸荣.基于HP VEE的MDTF数字调谐式射频跳频滤波器自动调试系统设计[J].电子质量，2008（7）：31-34.