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基于MSP430自動(dòng)化單板測試系統的研究論文
1 引言
近年來(lái)，隨著(zhù)電子系統功能的不斷擴大和完善，測試已經(jīng)是電子產(chǎn)品在設計和生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節。電子產(chǎn)品的功能和結構日益復雜，研制周期不斷縮短，這些給測試帶來(lái)許多問(wèn)題，因此實(shí)現自動(dòng)化測試是必然趨勢。自動(dòng)化測試避免人為因素的誤差，可獲得比較良好的測試效果。所以開(kāi)發(fā)一套針對性的測試工裝既能夠保證產(chǎn)品的可靠性，又能夠提高調試人員的整機調試效率。
本文提出的測試方案，主要是基于LabVIEW的通用測控平臺實(shí)現的，通過(guò)TTL-232實(shí)現測試平臺與MSP430FG439單片機的數據交互，測試平臺通過(guò)分析、統計、判斷并將數據保存在excel中輸出，測試人員可以直觀(guān)的看到測試數據以及測試結果，也能更方便找出單板的測試問(wèn)題。此方案在很大程度上削弱了隨機誤差和系統誤差，從而獲得較高的測量精確度，也實(shí)現了測試系統的通用性、可擴展性和可維護性。
2 單板測試系統的主要功能
此系統是為了測試產(chǎn)品性能及硬件焊接是否出錯而研發(fā)的，具有良好的通用性，測試平臺能夠記錄數據、進(jìn)行數據分析，并直觀(guān)的給出測試結果。該測試系統的主要功能有：
�、挪杉瘑伟甯麝P(guān)鍵點(diǎn)電壓：測試平臺直接對各點(diǎn)電壓采樣，采樣讀取并判斷數據是否符合要求；
�、圃\斷功能：測試平臺能夠自動(dòng)診斷測試值的正確性，并在記錄單給出測試結論；
�、巧刹⑤敵鲇涗泦危涸跍y試完成后，測試平臺能夠自動(dòng)生成記錄單，并記錄各測試項的測試情況；
�、葦U展性功能：測試平臺具有良好的擴展功能，能夠很好的兼容其它同類(lèi)型的設備。
3 測試平臺結構
測試平臺由硬件平臺和測試流程控制軟件組成。硬件系統是整個(gè)平臺工作的基礎，主要功能是實(shí)現IO、AD等信號的傳輸、采集。測試流程控制程序是平臺工作的核心，采用的是企業(yè)普遍使用的LabViEW軟件開(kāi)發(fā)平臺，同時(shí)還引入了順序測試、并行測試等設計思想。
3.1 硬件結構
硬件結構由測試針床、特殊信號處理板、海量連接系統及通用測試平臺組成。其中，測試針床一般都是定制的。而對于不能直接測試的特殊信號，都是制作信號處理板，添加到測試鏈路中。海量連接系統，用于傳輸專(zhuān)用治具與通用測試平臺之間的大量信息，具有可靠性、長(cháng)壽性、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。測試平臺中的大規模多路復用開(kāi)關(guān)盒開(kāi)關(guān)矩陣能實(shí)現大量測試信號多路選通PXI，因此可以實(shí)現測試平臺的通用性。而數據采集模塊主要是將現實(shí)世界中的模擬信號轉換為計算機可以識別、存儲的數字信號。數據采集系統主要包括以下幾個(gè)部分：串口PXI、數字IO PXI、信號源PXI、萬(wàn)用表PXI以及通用信號模塊等。在數據采集模塊中含有多種類(lèi)型的PXI，基本能覆蓋所有單板測試需求。
因此，測試其他模塊時(shí)，只需重新連接治具，并調用對應的測試程序。自動(dòng)測試平臺原理框圖，如圖1所示：
3.2 軟件架構
目前計算機自動(dòng)控制系統中的測控軟件大都是由軟件開(kāi)發(fā)人員用各種編程語(yǔ)言通過(guò)編制大量的指令和代碼來(lái)實(shí)現的，其工作量大、成本高、周期長(cháng)，且通用性差。因此，根據系統設計的實(shí)際情況，我們選擇了基于LabVIEW的開(kāi)發(fā)方案。LabVIEW的通用測控平臺采用了結構化的程序設計方法，遵循自上向下逐步細化的原則，使系統軟件易于調試、測試和維護。軟件架構主要有人機界面模塊、單板初始化模塊、數據采集模塊、數據處理模塊等組成。
為了實(shí)現軟件的可操作性，我們將采集到數據保存在Excel表格中，包括了對應單板的測試要求。當測試平臺啟動(dòng)時(shí)，首先系統將自檢，在完成自檢后，系統將對單板燒寫(xiě)程序以及初始化。在相應的單板初始化成功后，將按照表格中的要求完成數據的采集和處理，并將數據記錄在表格中，無(wú)需人工單獨記錄。當底層發(fā)生變化時(shí)，用戶(hù)只需修改該excel表格，就能完成相關(guān)單板的測試。自動(dòng)測試流程圖，如圖2所示：
4 單片機軟件設計及關(guān)鍵技術(shù)
單片機軟件主要完成單板界面顯示、溫度傳感器、紅外通訊等功能檢測。其中比較關(guān)鍵的是紅外通訊測試，通訊數據位一般不能超過(guò)10個(gè)字節，超過(guò)的話(huà)會(huì )導致數據收發(fā)不正確。
4.1 單片機軟件流程
單片機上電啟動(dòng)后，測試平臺通過(guò)串口給單片機主動(dòng)發(fā)送數據，當單片機收到數據后，首先會(huì )對數據的正確性進(jìn)行校驗，接著(zhù)就會(huì )對數據中的命令進(jìn)行判斷，如果命令不正確就會(huì )返回到主程序。在收到相應正確的命令后就會(huì )進(jìn)行功能檢測，檢測完后就會(huì )通過(guò)TTL-232將檢測數據發(fā)送給測試平臺。
其中串口通信數據格式如表1所示，當接收到幀頭和幀尾時(shí)就表明數據接收完成，其中地址信息包含發(fā)送和接收端的相關(guān)地址，命令碼是用來(lái)區分功能測試，命令附加碼是用來(lái)區分對單片機的讀寫(xiě)操作，而crc校驗保證數據傳輸的正確性。
4.2 單板測試關(guān)鍵技術(shù)
軟件測試比較關(guān)鍵的是紅外通訊測試，紅外通訊主要是發(fā)射端控制載波信號實(shí)現的，載波一般使用頻率為38KHz、占空比為50%的方波，實(shí)際使用也可以根據CPU工作頻率而略作調整（30KHz～40KHz）。方波典型的周期是600us，在本文中如果有方波產(chǎn)生，默認看成輸出高電平，沒(méi)有方波的話(huà)就看成輸出低電平，發(fā)送1bit的時(shí)間定為600us。當發(fā)射端發(fā)射方波時(shí)，對接收端而言就輸出低電平，而發(fā)射端沒(méi)有輸出信號時(shí)，對接收端而言就輸出高電平。通信數據格式具體為：幀頭：4*600us、邏輯0：2*600us、邏輯1：3*600us、幀尾：5*600us。600us的檢測誤差為+/-50us，幀數據的正確性由8bit的crc校驗保證。單片機的解析采用下降沿觸發(fā)檢測脈寬的方法，接收1bit、幀頭或者幀尾的時(shí)間就是兩次下降沿觸發(fā)之間產(chǎn)生的脈寬時(shí)間。接收和發(fā)送端的數據格式，如圖3所示：
對于發(fā)送端而言：
對于接收端而言：
5 測試結果
程序初始化時(shí)，首先會(huì )按照測試要求對單板的一些關(guān)鍵點(diǎn)電壓進(jìn)行測試，在單板電壓測試完成后，測試平臺將自動(dòng)給單板燒寫(xiě)程序，測試平臺通過(guò)串口實(shí)現與單片機的通信，并對單板進(jìn)行一些功能的測試。如果測試結果能達到測試要求，測試流程控制框圖將在右邊顯示Passed，若測試結果達不到測試要求，將會(huì )顯示Failed。在測試完成后，界面也會(huì )顯示一個(gè)條形框提示測試情況，若顯示Test Sequence Passed則表示測試通過(guò)。最終這些測試結果將會(huì )保存在Excel中，并生成報表打印出來(lái)。測試結果如圖4所示：
本文中的測試系統由于采用了海量連接系統、大規模多路復用開(kāi)關(guān)盒開(kāi)關(guān)矩陣、開(kāi)放式模塊化設計思想和結構，使系統不僅具有自動(dòng)化程度高、工作穩定可靠、用戶(hù)界面友好、操作簡(jiǎn)便、電子化記錄的特點(diǎn)，而且系統可擴展性強，可用于多種單板測試。除單板測試外，還可用于其他測試領(lǐng)域，這對于提高測試效率、節約人力成本具有重要的意義。
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