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基于MSP430自動化單板測試系統(tǒng)的研究論文
1 引言
近年來，隨著電子系統(tǒng)功能的不斷擴大和完善，測試已經是電子產品在設計和生產過程中的重要環(huán)節(jié)。電子產品的功能和結構日益復雜，研制周期不斷縮短，這些給測試帶來許多問題，因此實現自動化測試是必然趨勢。自動化測試避免人為因素的誤差，可獲得比較良好的測試效果。所以開發(fā)一套針對性的測試工裝既能夠保證產品的可靠性，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的通用測控平臺實現的，通過TTL-232實現測試平臺與MSP430FG439單片機的數據交互，測試平臺通過分析、統(tǒng)計、判斷并將數據保存在excel中輸出，測試人員可以直觀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題。此方案在很大程度上削弱了隨機誤差和系統(tǒng)誤差，從而獲得較高的測量精確度，也實現了測試系統(tǒng)的通用性、可擴展性和可維護性。
2 單板測試系統(tǒng)的主要功能
此系統(tǒng)是為了測試產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、進行數據分析，并直觀的給出測試結果。該測試系統(tǒng)的主要功能有：
⑴采集單板各關鍵點電壓：測試平臺直接對各點電壓采樣，采樣讀取并判斷數據是否符合要求；
⑵診斷功能：測試平臺能夠自動診斷測試值的正確性，并在記錄單給出測試結論；
⑶生成并輸出記錄單：在測試完成后，測試平臺能夠自動生成記錄單，并記錄各測試項的測試情況；
⑷擴展性功能：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(tǒng)是整個平臺工作的基礎，主要功能是實現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軟件開發(fā)平臺，同時還引入了順序測試、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(tǒng)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(tǒng)，用于傳輸專用治具與通用測試平臺之間的大量信息，具有可靠性、長壽性、操作方便的優(yōu)點。測試平臺中的大規(guī)模多路復用開關盒開關矩陣能實現大量測試信號多路選通PXI，因此可以實現測試平臺的通用性。而數據采集模塊主要是將現實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(tǒng)主要包括以下幾個部分：串口PXI、數字IO PXI、信號源PXI、萬用表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，只需重新連接治具，并調用對應的測試程序。自動測試平臺原理框圖，如圖1所示：
3.2 軟件架構
目前計算機自動控制系統(tǒng)中的測控軟件大都是由軟件開發(fā)人員用各種編程語言通過編制大量的指令和代碼來實現的，其工作量大、成本高、周期長，且通用性差。因此，根據系統(tǒng)設計的實際情況，我們選擇了基于LabVIEW的開發(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(tǒng)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。當測試平臺啟動時，首先系統(tǒng)將自檢，在完成自檢后，系統(tǒng)將對單板燒寫程序以及初始化。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，無需人工單獨記錄。當底層發(fā)生變化時，用戶只需修改該excel表格，就能完成相關單板的測試。自動測試流程圖，如圖2所示：
4 單片機軟件設計及關鍵技術
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。其中比較關鍵的是紅外通訊測試，通訊數據位一般不能超過10個字節(jié)，超過的話會導致數據收發(fā)不正確。
4.1 單片機軟件流程
單片機上電啟動后，測試平臺通過串口給單片機主動發(fā)送數據，當單片機收到數據后，首先會對數據的正確性進行校驗，接著就會對數據中的命令進行判斷，如果命令不正確就會返回到主程序。在收到相應正確的命令后就會進行功能檢測，檢測完后就會通過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)送和接收端的相關地址，命令碼是用來區(qū)分功能測試，命令附加碼是用來區(qū)分對單片機的讀寫操作，而crc校驗保證數據傳輸的正確性。
4.2 單板測試關鍵技術
軟件測試比較關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現的，載波一般使用頻率為38KHz、占空比為50%的方波，實際使用也可以根據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生，默認看成輸出高電平，沒有方波的話就看成輸出低電平，發(fā)送1bit的時間定為600us。當發(fā)射端發(fā)射方波時，對接收端而言就輸出低電平，而發(fā)射端沒有輸出信號時，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、幀頭或者幀尾的時間就是兩次下降沿觸發(fā)之間產生的脈寬時間。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，首先會按照測試要求對單板的一些關鍵點電壓進行測試，在單板電壓測試完成后，測試平臺將自動給單板燒寫程序，測試平臺通過串口實現與單片機的通信，并對單板進行一些功能的測試。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，將會顯示Failed。在測試完成后，界面也會顯示一個條形框提示測試情況，若顯示Test Sequence Passed則表示測試通過。最終這些測試結果將會保存在Excel中，并生成報表打印出來。測試結果如圖4所示：
本文中的測試系統(tǒng)由于采用了海量連接系統(tǒng)、大規(guī)模多路復用開關盒開關矩陣、開放式模塊化設計思想和結構，使系統(tǒng)不僅具有自動化程度高、工作穩(wěn)定可靠、用戶界面友好、操作簡便、電子化記錄的特點，而且系統(tǒng)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域，這對于提高測試效率、節(jié)約人力成本具有重要的意義。
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