基于MSP430自動(dòng)化單板測(cè)試系統(tǒng)的研究論文
1 引言
近年來(lái)，隨著電子系統(tǒng)功能的不斷擴(kuò)大和完善，測(cè)試已經(jīng)是電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。電子產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，研制周期不斷縮短，這些給測(cè)試帶來(lái)許多問(wèn)題，因此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試是必然趨勢(shì)。自動(dòng)化測(cè)試避免人為因素的誤差，可獲得比較良好的測(cè)試效果。所以開發(fā)一套針對(duì)性的測(cè)試工裝既能夠保證產(chǎn)品的可靠性，又能夠提高調(diào)試人員的整機(jī)調(diào)試效率。
本文提出的測(cè)試方案，主要是基于LabVIEW的通用測(cè)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)TTL-232實(shí)現(xiàn)測(cè)試平臺(tái)與MSP430FG439單片機(jī)的數(shù)據(jù)交互，測(cè)試平臺(tái)通過(guò)分析、統(tǒng)計(jì)、判斷并將數(shù)據(jù)保存在excel中輸出，測(cè)試人員可以直觀的看到測(cè)試數(shù)據(jù)以及測(cè)試結(jié)果，也能更方便找出單板的測(cè)試問(wèn)題。此方案在很大程度上削弱了隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，從而獲得較高的測(cè)量精確度，也實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)的通用性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。
2 單板測(cè)試系統(tǒng)的主要功能
此系統(tǒng)是為了測(cè)試產(chǎn)品性能及硬件焊接是否出錯(cuò)而研發(fā)的，具有良好的通用性，測(cè)試平臺(tái)能夠記錄數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并直觀的給出測(cè)試結(jié)果。該測(cè)試系統(tǒng)的主要功能有：
⑴采集單板各關(guān)鍵點(diǎn)電壓：測(cè)試平臺(tái)直接對(duì)各點(diǎn)電壓采樣，采樣讀取并判斷數(shù)據(jù)是否符合要求；
�、圃\斷功能：測(cè)試平臺(tái)能夠自動(dòng)診斷測(cè)試值的正確性，并在記錄單給出測(cè)試結(jié)論；
⑶生成并輸出記錄單：在測(cè)試完成后，測(cè)試平臺(tái)能夠自動(dòng)生成記錄單，并記錄各測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試情況；
�、葦U(kuò)展性功能：測(cè)試平臺(tái)具有良好的擴(kuò)展功能，能夠很好的兼容其它同類型的設(shè)備。
3 測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)
測(cè)試平臺(tái)由硬件平臺(tái)和測(cè)試流程控制軟件組成。硬件系統(tǒng)是整個(gè)平臺(tái)工作的基礎(chǔ)，主要功能是實(shí)現(xiàn)IO、AD等信號(hào)的傳輸、采集。測(cè)試流程控制程序是平臺(tái)工作的核心，采用的.是企業(yè)普遍使用的LabViEW軟件開發(fā)平臺(tái)，同時(shí)還引入了順序測(cè)試、并行測(cè)試等設(shè)計(jì)思想。
3.1 硬件結(jié)構(gòu)
硬件結(jié)構(gòu)由測(cè)試針床、特殊信號(hào)處理板、海量連接系統(tǒng)及通用測(cè)試平臺(tái)組成。其中，測(cè)試針床一般都是定制的。而對(duì)于不能直接測(cè)試的特殊信號(hào)，都是制作信號(hào)處理板，添加到測(cè)試鏈路中。海量連接系統(tǒng)，用于傳輸專用治具與通用測(cè)試平臺(tái)之間的大量信息，具有可靠性、長(zhǎng)壽性、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。測(cè)試平臺(tái)中的大規(guī)模多路復(fù)用開關(guān)盒開關(guān)矩陣能實(shí)現(xiàn)大量測(cè)試信號(hào)多路選通PXI，因此可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試平臺(tái)的通用性。而數(shù)據(jù)采集模塊主要是將現(xiàn)實(shí)世界中的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別、存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分：串口PXI、數(shù)字IO PXI、信號(hào)源PXI、萬(wàn)用表PXI以及通用信號(hào)模塊等。在數(shù)據(jù)采集模塊中含有多種類型的PXI，基本能覆蓋所有單板測(cè)試需求。
因此，測(cè)試其他模塊時(shí)，只需重新連接治具，并調(diào)用對(duì)應(yīng)的測(cè)試程序。自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)原理框圖，如圖1所示：
3.2 軟件架構(gòu)
目前計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的測(cè)控軟件大都是由軟件開發(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(xiàn)的，其工作量大、成本高、周期長(zhǎng)，且通用性差。因此，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，我們選擇了基于LabVIEW的開發(fā)方案。LabVIEW的通用測(cè)控平臺(tái)采用了結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，遵循自上向下逐步細(xì)化的原則，使系統(tǒng)軟件易于調(diào)試、測(cè)試和維護(hù)。軟件架構(gòu)主要有人機(jī)界面模塊、單板初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等組成。
為了實(shí)現(xiàn)軟件的可操作性，我們將采集到數(shù)據(jù)保存在Excel表格中，包括了對(duì)應(yīng)單板的測(cè)試要求。當(dāng)測(cè)試平臺(tái)啟動(dòng)時(shí)，首先系統(tǒng)將自檢，在完成自檢后，系統(tǒng)將對(duì)單板燒寫程序以及初始化。在相應(yīng)的單板初始化成功后，將按照表格中的要求完成數(shù)據(jù)的采集和處理，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中，無(wú)需人工單獨(dú)記錄。當(dāng)?shù)讓影l(fā)生變化時(shí)，用戶只需修改該excel表格，就能完成相關(guān)單板的測(cè)試。自動(dòng)測(cè)試流程圖，如圖2所示：
4 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)
單片機(jī)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(cè)。其中比較關(guān)鍵的是紅外通訊測(cè)試，通訊數(shù)據(jù)位一般不能超過(guò)10個(gè)字節(jié)，超過(guò)的話會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)收發(fā)不正確。
4.1 單片機(jī)軟件流程
單片機(jī)上電啟動(dòng)后，測(cè)試平臺(tái)通過(guò)串口給單片機(jī)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機(jī)收到數(shù)據(jù)后，首先會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行校驗(yàn)，接著就會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)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(yīng)正確的命令后就會(huì)進(jìn)行功能檢測(cè)，檢測(cè)完后就會(huì)通過(guò)TTL-232將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給測(cè)試平臺(tái)。
其中串口通信數(shù)據(jù)格式如表1所示，當(dāng)接收到幀頭和幀尾時(shí)就表明數(shù)據(jù)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(qū)分功能測(cè)試，命令附加碼是用來(lái)區(qū)分對(duì)單片機(jī)的讀寫操作，而crc校驗(yàn)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。
4.2 單板測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)
軟件測(cè)試比較關(guān)鍵的是紅外通訊測(cè)試，紅外通訊主要是發(fā)射端控制載波信號(hào)實(shí)現(xiàn)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(jù)CPU工作頻率而略作調(diào)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(rèn)看成輸出高電平，沒(méi)有方波的話就看成輸出低電平，發(fā)送1bit的時(shí)間定為600us。當(dāng)發(fā)射端發(fā)射方波時(shí)，對(duì)接收端而言就輸出低電平，而發(fā)射端沒(méi)有輸出信號(hào)時(shí)，對(duì)接收端而言就輸出高電平。通信數(shù)據(jù)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(cè)誤差為+/-50us，幀數(shù)據(jù)的正確性由8bit的crc校驗(yàn)保證。單片機(jī)的解析采用下降沿觸發(fā)檢測(cè)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(shù)據(jù)格式，如圖3所示：
對(duì)于發(fā)送端而言：
對(duì)于接收端而言：
5 測(cè)試結(jié)果
程序初始化時(shí)，首先會(huì)按照測(cè)試要求對(duì)單板的一些關(guān)鍵點(diǎn)電壓進(jìn)行測(cè)試，在單板電壓測(cè)試完成后，測(cè)試平臺(tái)將自動(dòng)給單板燒寫程序，測(cè)試平臺(tái)通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通信，并對(duì)單板進(jìn)行一些功能的測(cè)試。如果測(cè)試結(jié)果能達(dá)到測(cè)試要求，測(cè)試流程控制框圖將在右邊顯示Passed，若測(cè)試結(jié)果達(dá)不到測(cè)試要求，將會(huì)顯示Failed。在測(cè)試完成后，界面也會(huì)顯示一個(gè)條形框提示測(cè)試情況，若顯示Test Sequence Passed則表示測(cè)試通過(guò)。最終這些測(cè)試結(jié)果將會(huì)保存在Excel中，并生成報(bào)表打印出來(lái)。測(cè)試結(jié)果如圖4所示：
本文中的測(cè)試系統(tǒng)由于采用了海量連接系統(tǒng)、大規(guī)模多路復(fù)用開關(guān)盒開關(guān)矩陣、開放式模塊化設(shè)計(jì)思想和結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)不僅具有自動(dòng)化程度高、工作穩(wěn)定可靠、用戶界面友好、操作簡(jiǎn)便、電子化記錄的特點(diǎn)，而且系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，可用于多種單板測(cè)試。除單板測(cè)試外，還可用于其他測(cè)試領(lǐng)域，這對(duì)于提高測(cè)試效率、節(jié)約人力成本具有重要的意義。
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