插件级模块测试设备的设计与实现

孙日明

摘  要：文章设计了一套自动化测试设备对插件级模块进行功能测试，采用PC104_plus主板完成与被测板CPCI总线的通信，设计了DVI视频一分二电路满足图形处理的信号源需求。精简了结构设计，使测试适配器更加简单实用，具有一定的工程借鉴价值。

关键词：CPCI;电子测试;DVI

中图分类号：TJ06          文献标志码：A         文章编号：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

综述

为满足任务需求，随着计算机技术的发展，现代电子装备大量采用数字、模拟集成电路技术，元器件的封装形式从传统的双列直插式发展到表面贴装式，关键的引脚信号往往不容易测试。接口协议越来越复杂，从传统的ISA总线发展到PCI系列总线协议。功能也越来越完善，往往涉及多个学科门类，这就为板卡功能測试和故障排查带来一定困难。本文设计了一套自动测试设备对插件类板卡进行功能测试。采用基于PC104_plus的主板完成与被测板CPCI总线的通信，并设计DVI一分二电路提供两路图像信号，简化了设备结构，提高了被测板卡测试覆盖率。

1 测试设备总体设计

测试设备基本结构如图1所示，内部主控设备为一台测试计算机，通过PXI总线连接了通信模块，数字I/O模块、矩阵开关模块等卡式仪器，通过网络信号外连了万用表、示波器、信号发生器等台式仪器。台体上增加了一台显示器对处理后的图像进行显示观察。所有仪器信号连接到对外接口适配器连接器上，测试时由测试适配器进行信号资源的分配。

2 CPCI总线通信设计

工业及军用插件级板卡一般采用CPCI总线与主机通讯，其电信号延用了32位33MHz的PCI总线标准。由于总线通信协议复杂，采用基于普通数字IO的协议模拟方式，从协议底层一步一步开发，工作量将非常巨大，因此最好采用货架产品和成熟的技术方案完成通信，一般认为通用的通信方案有两种。

一种是采用PXI至PCI系统扩展套间扩展PCI总线。原理如图2所示，扩展套间PXI端接入测试计算机的一个槽位，PCI端可视为扩展的PCI总线的零槽，通过对外连接器和接口适配器接到被测板卡PCI总线。安装驱动程序后，被测板卡作为测试计算机的一个设备运行，测试程序可调用接口函数与被测板进行通讯，完成功能测试。

另一种办法是在接口适配器上加一附带PCI总线的计算机主板，原理如图3所示。

在接口适配器上增加一计算机主板，测试计算机通过局域网络接至接口适配器上的计算机主板，通过网络向主板发送测试命令，由计算机主板完成与被测板的PCI总线通讯。

第一种方法需要占用测试计算机一个槽位，若设备不支持PCI热插拔，每测一块板卡都要重启测试计算机。第二种方法只需要占用一个网口，测试完毕后，接口适配器断电即可。因此第二种方法更适合实际应用。考虑到接口适配器较小，计算机主板选用了体积小，重量轻，坚固耐用的PC104_plus模块。综合考虑各种因素，选用了盛博科技的ECX1211-10D模块。

3 DVI信号源设计

图形处理板测试时，需提供两路DVI信号作为输入。通常可在测试设备中增加一个DVI视频信号源，两路DVI信号经接口适配器上连接器传输至被测板卡输入端。这种方法不仅会增加信号源成本，还会占用有限的连接器资源。考虑到接口适配器上ECX1211_10D计算机主板可提供一路DVI信号，决定采用一分二电路扩展出第二路DVI信号。DVI信号分辨率为1280*1024，频率为60Hz，对应的像素时钟为108MHz，速率太高，不宜直接分频。因此采用了基于EP6122N的DVI一分二电路。EP6122N是Explore公司的一款DVI/HDMI分配芯片，输入和输出符合DVI1.0标准，电路原理如图4所示。

4 接口适配器设计

由于被测板全部为板卡结构，接口适配器没有采用传统的机械式大接口适配器设计，而是尽量做得简单实用。如图5所示，接口适配器采用了两个PDS-105连接器连接至测试设备，通过一块300*300mm的印制板，集成了测试主板、被测插件连接器和各类信号调理电路。底部设计了一托架，附带机械式导轨，通过手动滑动方式接入测试设备，既简单实用，又便于操作。

5 测试程序设计

测试程序基于通用的测试软件平台TestWorks开发。TestWorks是通用的测试平台软件，提供图形化、基于信号的测试程序开发环境，可使设计人员从繁杂的代码编程中解放出来，专注于测试流程的设计工作。针对CPCI类板卡测试，TestWorks平台首先通过网络向接口适配器上主板发送读取VID和DID命令，若读取成功，证明PCI功能正常，发送测试命令继续测试，并调用设备仪器资源配合进行功能测试;若VID和DID读取失败，证明PCI接口损坏，不能对板卡进行操作，提示PCI总线故障。所采用的测试流程大致如图6。

6 结束语

本文设计了一套自动测试系统对插件类板卡进行功能测试。采用PC104_plus主板实现CPCI总线的通信，实际使用证明该方法技术成熟，工作稳定可靠，由于每次测试接口适配器都要断电，PC104_plus主板模块可运行允许即时断电的嵌入式操作系统，避免造成损伤。所设计测试系统结构简单，功能完善，可用于电子设备的测试系统设计。

参考文献：

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