基于PXI總線通用測試系統的設計

孫志軍，紀曉輝（.桂林長海發展有限責任公司，5400；.中國電子進出口總公司，5400）

基于PXI總線通用測試系統的設計

孫志軍1，紀曉輝2
（1.桂林長海發展有限責任公司，541001；2.中國電子進出口總公司，541001）

隨著電子技術的不斷發展，電子系統已經廣泛的應用在了人們生活的各個領域中，并且對電子裝備生產和測試技術的要求也越來越高。當前，電子測試內容和對象不斷復雜，而且用戶對測試速度以及其他方面的要求也越來越高。傳統的人工測試已經不再滿足當前測試工作的需要，因此必須要大力研究自動測試系統并加強應用，以提高測試工作的效率和質量。PXI總線電子裝備測試系統是基于PXI總線的虛擬儀器技術，主要應用于電子裝備測試，本研究主要針對電子裝備的測試需求，設計了一套基于PXI總線的檢測設備。

基于PXI總線；測試系統；設計

PXI總線技術自誕生以來，就以高帶寬、低延時的特點適用于組建自動測試系統。PXI的價格比較低，測試精確度比較高，而且還具有同步和定時的功能，能夠滿足更高的測試要求，主要應用在自動化領域。本文主要分析了一種基于PXI總線的電子裝備測試系統，該系統通過虛擬儀器編程語言LabVIEW完成測試程序集（TPS）的開發，實現對電子裝備的測試。

1　系統總體方案設計

自動測試系統就是以計算機為核心，在主機程序指令的控制下，為自動完成某種特定測試任務而組合起來的測量儀器和其他設備的有機整體。ATS通常包括自動測試設備（ATE）、測試程序集（TPS）和測試環境（TE）3大部分。通過三者的結合，自動完成被測單元的性能檢測、數據分析處理、故障識別與定位等。傳統的測試方法采用分立儀器搭建測試系統，測試效率低，測試成本高，可靠性差。虛擬儀器測試是在以計算機為核心的硬件平臺上，利用IO接口設備（PXI模塊、GPIB（增加）儀器、串口儀器等）完成信號的加載、采集與調理，結合可視化開發軟件完成硬件配置、用戶界面設置、信號數據分析、波形顯示和數據記錄，從而完成各種測試功能的一種計算機儀器系統。

1.1人機接口

人機接口的功能是實現操作人員和測試系統的雙向通信。常見的形式為，操作人員用鍵盤等輸入設備向測試系統輸入信息，測試系統將檢測結果和操作提示等有關信息送到顯示器顯示。如果需要打印檢測結果時，人機接口可配備打印機。

1.2PXI總線測試系統

本系統方案設計采用PXI總線模塊作為主要硬件平臺，PXI控制器模塊作為整個系統的主控計算機，是自動檢測系統的核心部件，通過運行測試軟件，控制測試過程，接收測試結果，進行數據處理，并與其他外設相連接。

1.3接口適配器

接口適配器實現測試設備和被測對象（UUT）之間的信號連接，它把儀器資源分配給被測對象的各個管腳，完成對被測對象施加激勵和測量工作。適配器主要包括控制模塊、轉換模塊和調理模塊。接口適配器應具有以下的功能：①連接并固定相應的UUT，并分配測試資源管腳；②具有適配器防差錯功能；③具備對輸入/輸出信號的初步處理和調理功能。

2　系統的硬件設計

PXI總線測試系統是以PXI標準總線儀器模塊與計算機為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統。自動測試系統硬件設計是ATE機體設計，ATE的機體設計主要考慮測試資源的需求，然后按需選擇基于PXI總線技術的貨架產品。硬件系統主要包括PXI控制測量系統、適配器接口以及其他相關附屬硬件設備等。其中PXI控制測量系統負責控制測試系統工作，測量其輸出信號，將測試數據進行采集存儲，適配器接口主要是完成被測對象（UUT）與PXI總線接口系統之間信號的轉接、變換及放大，并能提供狀態信息顯示、電路保護和人工調控接口。根據對被測件信號類型和特點進行分析，確定系統硬件配置如圖1所示。

具體硬件配置如下：

（1）NIPXI—1045PXI機箱，機箱選擇NI公司的8槽PXI機箱。該機箱適用于實時、自動化測試及數據采集（DAQ）的應用

（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，能夠與各類數字式儀器進行通信，通過PXI總線對各PXI測試模塊進行控制和交換；

（3）NIPXI—6608計數器/定時模塊，產生特定周期頻率波形，完成對數字信號測試；

（4）NIPXI—5122示波器模塊，用于測量信號幅度、正負脈沖寬度、頻率、周期以及采集信號，實時顯示等；

（5）NIPXI—6509數字IO模塊，用于產生模擬仿真波形數據；

（6）NIPXI—5401信號發生器模塊，用于產生被測對象（UUT）數字IO狀態置位；

（7）NIPXI—4060數字萬用表模塊，用于測量信號電壓（包括直流、交流）和頻率；

（8）NIPXI—4110直流電壓源模塊，產生待測件的供電電壓。

適配器接口是該系統中完全自主設計研發的部分，亦是關鍵的組成部分。其采用總線模塊化結構，測試時根據被測對象（UUT）選用不同的適配器組件，以完成對不同信號的轉接控制?？偩€板通過底板總線，連接PXI測試系統和被測對象。測試適配器設計時以最簡化和無源化為原則，可以針對不同的被測對象，按照統一的準標準設計不同的功能模塊，將系統資源直接連接到系統面板上，降低了因信號內部轉接造成的干擾，并具有保護PXI板卡的功效。通過采用適配器接口實現轉接控制系統的通用化、系列化、模塊化，可以縮短自動測試系統的研制周期，減小開發成本，提高可靠性和可維修性。

3　系統的軟件設計

軟件設計是系統設計的核心，是最能體現系統功能和特性的平臺，軟件結構和用戶界面的設計好壞對整個系統的性能指標有直接的影響。在軟件設計中，該自動測試系統采用了通用測試軟件框架，滿足不同被測對象對測試軟件的設計要求。不同被測對象的測試系統，只是測試模塊的類型和資源配置不同，而測試軟件框架中的其他部分不變。

該自動測試系統采用美國NI公司的Lab-VIEW8.6開發工具實現。LabVIEW軟件是一個基于G語言（GraphicsLanguage，圖形化編程語言）的圖形化開發環境，主要用于自動測試系統的軟件開發。它內置信號采集、測量分析與數據顯示功能，將傳統的編程語言包裝為易于使用的圖形編程語言，具有界面設計直觀靈活，數據庫操作簡單、執行速度快，具有強大的函數模塊庫，是廣泛的被工業界和研究實驗室所接受的數據采集和儀器控制軟件。

測試程序流程設計主要依據系統單元測試原理來進行，每個程序模塊由主程序和若干功能子程序模塊組成。當改變待測件UUT或者測試項目時，只需由測試軟件調出相應程序模塊的主程序即可，而公用的子程序模塊則無需重新編程，從而提高軟件的開發效率、可移植性和系統的可靠性。

測試系統中與待測件UUT有關的信息均存儲在數據庫系統中，數據庫存儲測試所需的各項參數（模塊性能判據的指標參數、信號調理模塊的參數配置、測試通道的配置和測試的流程順序等），并保存各項測試的結果。測試結束，自動生成測試報告。

（1） 系統資源配置模塊。主要負責儀器資源配置和測試通道的選通，根據任務屬性設置數據庫提供的任務編碼，結合通道配置數據庫中的信息，選通和配置測試通道和儀器資源，并調用相關的儀器驅動，對儀器資源進行初始化工作。如系統無法完成自動配置，通知測試人員使用手動方式完成系統資源的配置。

（2） 激勵信號產生模塊。測試中UUT所需要的激勵信號應由測試設備產生。激勵信號產生接受系統資源配置模塊傳遞來的測試激勵信號信息，控制相應的板卡，為測試設備提供信號激勵。

（3） 信號調理模塊。完成信號調理電路的選擇，依據任務設置數據庫中的測試參數屬性，將測試程序中所申請定義的虛擬資源逐個進行分配，把虛擬儀器的引腳與物理儀器的引腳對應連接，實現虛擬儀器與物理儀器之間的對接。

（4） 測試數據采集模塊。利用配置號的測試通道和儀器資源對設備進行數據采集。實現對被測設備的檢測功能，并向數據分析處理模塊傳送測試數據。主要為基于PXI和GPIB標準的測試儀器和總線架構。

（5） 測試數據分析處理模塊。將采集到的數據在后臺進行分析和處理，以直觀的形式呈現給測試人員，并按照設定的數據結構存儲到測試數據庫中，方便進行查閱或者故障診斷。

4　結語

本研究具體介紹了電子裝備自動測試系統的設計與實現，經測試該系統測試功能良好，可以同時將供電電壓、波形信號和自測試結果顯示出來，精確度比較高，并能自動生成測試報告，而且不影響裝備的正常工作，具有較高的實用性。

鄭忠云，蘇澤娟.淺談PXI總線技術［J］.儀器儀表標準化與計量，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

圖1　系統硬件組成