电路板测试方法和系统的制作方法

专利名称：电路板测试方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电路器件测试领域，并且特别地，涉及一种电路板测试方法和系统。
背景技术：
电路板的测试主要分为在线测试和功能测试，其中，在线测试由在线测试仪(InCircuit Tester,简称为ICT)来实现，功能测试由功能测试仪(Functional CircuitTester,简称为FCT)完成,该测试过程又称为动态测试(通电)。具体地，在线测试仪又称为电路板故障分析仪，该设备所执行的测试属于静态测 试，是很多电子类企业必备的印刷电路实装板(Printed Circuit Board Assembly,简称为PCBA)生产的测试设备。在线测试仪如同一块功能强大的万用表，对电路板上的所有元器件依次进行扫描检验的仪器。如图I所示，常规的ICT使用专门的针床2，使得探针I与已焊接好的线路板3上的元器件接触，并用数百毫伏电压4和10毫安以内电流经过开关板5进行分立隔离测试，从而精确地测出所装电阻、电感、电容、二极管、三极管、可控硅、场效应管、集成等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障元件或出现开/短路所的位置准确告知用户。ICT使用范围广，测试覆盖率高，测量准确性高，故障定位准确，能够直接定位到元件级，因此在处理故障PCBA使用比较容易。传统ICT由I台计算机、一套ICT测试硬件内核构成。ICT的测试是顺序进行的，也就是，测完第一个元件，再测第二个元件，直到一电路板的所有元件测试完成，这样，总的测试时间，就是所有元件的测试时间之和；如果是多拼板测试，则是先测试完一块板，再测试第二块板，此时，总测试时间就是多块板的测试时间总和，例如，假如有4块拼板，每块板的测试时间是10秒，则4块板的总测试时间就是10X4 = 40秒。另一方面，功能测试仪能够验证一个单元电路、一块实装电路板在实际工作情况下是否具有某些功能。FCT通常需要根据电路板的实际需要，进行以下五个步骤的测试操作一、给待测电路板电源端加载合适的工作电源；二、给电路板的有关输入端施加合适的激励信号；三、对电路的有关输出端进行有关参数测量；四、根据电路板实际情况计算电路的有关参数；五、根据参数值判断电路板是否有故障。通过以上测试步骤，能够达到对电路板功能的检测目的。ICT能够在实装板不加电的情况下的对各个元器件进行参数测试，一般不会对元器件造成损坏；FCT属于动态侧试，是在实装板加电、工作下的情况下，进行的测试，有可能给元器件带来损伤。ICT测试通过的实装板进行FCT测试未必通过；ICT测试故障的实装板进行FCT测试必然失败；只有ICT测试通过的实装板方可进行FCT测试，否则会带来安全隐患。ICT与FCT测试均需将测试点引出，ICT须在实装板上所有的布线网络上设置探针，而FCT测试只需在部分关键网络上设置探针，因此，FCT测试点必然被包含在ICT测试点中。但是FCT测试还包含一些非探针接触式测试，如发光管点亮与否的测试、蜂鸣器是否发生的测试等等，此类测试需采用非探针式模块进行测试。两种测试仪的差别较大，并且对于FCT，应充分考虑到各个测试点的实际情况，如加电测试点应考虑电压的大小、电流的大小，从而确定针的间距、针的粗细；一些测试点还要考虑其他网络对它的干扰。ICT测试点的定义是通用的、等价的，即不需规定测试点上连接的元器件类型，所有类型均可；而FCT测试点需要按一定的条件进行归类，如加电点、电压采集点、频率采集点、逻辑加载测试点等，不同的类别应连接到不同的功能板卡上，每个点都有自己的独特定义。在进行测试时，影响测试速度的因素主要包括测试主机(一般为标准PC机)的运行速度、ICT测试系统硬件的响应速度、测试软件算法的影响以及待测板本身特性的影响。测试主机的运行速度主要取决于计算机的CPU性能，随着各种技术的发展，计算机CPU性能及速度几乎是依照摩尔定律，不断翻倍提升，到目前为止，计算机的运行速度已 经远远超过ICT测试速度，因此测试主机的运行速度已经不会成为制约ICT测试速度的瓶颈。另外，ICT测试系统硬件的响应速度主要包括电子通道开关的开关速度、电路的建立及稳定时间、AD以及DA的采样速度等，随着电子技术的不断发展，电子元件速度原来越高，因此，ICT测试系统硬件的响应速度也不会明显影响实际测试的速度。而在测试软件算法方面，优秀的软件算法可以大大提高开短路测试速度。对于同一个品牌的ICT，所采用的算法几乎是固定的，因此，算法同样不会明显影响实际测试的速度。对于，待测板本身特性，例如，在电路板上有较多的大电容、大电感等储能元件的情况下，在测试过程中，电路的稳定时间会比较长，因此测试速度必然降低。但是这种速度的降低是由被测板本身决定的，于测试仪本身无关。综上所述，ICT对被测板的测试速度，几乎已经提升到了极限，进一步提高速度的空间已经很小。此外，对于其他类型的测试，同样存在难以进一步提高测试速度的问题，针对该问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容
针对相关技术中难以进一步提高电路板测试速度的问题，本发明提出一种电路板测试方法和系统，能够改善测试的效率，降低测试所消耗的时间和人力成本。本发明的技术方案是这样实现的根据本发明的实施例，提供了一种电路板测试方法。该方法包括在系统对多个测试设备中的每个测试设备分配了线程的情况下，每个测试设备在各自所分配线程的控制下，对该测试设备对应的电路板进行测试，其中，多个测试设备以并行的方式进行测试。其中，每个测试设备包括多个测试装置，多个测试装置用于对电路板进行不同的测试。可选地，多个测试装置包括在线测试仪ICT和功能测试仪FCT。并且，在每个测试设备对一电路板进行测试时，先由该测试设备的ICT进行测试，之后由该测试设备的FCT进行测试，其中，在该测试设备的ICT测试完成后，由该测试设备的切换开关板将该测试设备的ICT与上位机系统的连接关断，并将该测试设备的FCT与上位机系统的连接导通，且在FCT测试完成后，该FCT的放电电路对该电路板进行放电。此外，在每个测试设备对一电路板进行测试时，根据预定顺序调用该测试设备的多个测试装置对该电路板进行测试。

根据本发明的另一方面，提供了一种电路板测试系统。该系统包括多个测试设备，用于对电路板进行测试；处理器，用于创建线程，并通过运行所创建的线程控制多个测试设备对电路板进行测试，其中，处理器控制多个测试设备以并行的方式进行测试。其中，每个测试设备包括多个测试装置，多个测试装置用于对电路板进行不同的测试，每个测试设备包括线测试仪ICT和功能测试仪FCT。并且，每个ICT包括多路电源，用于对电路板的预定测试位置施加所要求的电平；AD采集电路，用于采集电路板的被测元件输出的电压和/或电流；信号调理及放大电路，用于对来自AD采集电路的采集结果进行信号格式调整，之后发送给与多个测试装置连接的上位机系统。此外，每个FCT包括电源模块，用于给电路板的被测元件提供工作电源；数字IO模块，用于对电路板的被测元件提供信号输入；信号源模块，用于提供参考信号；信号采集模块，用于将被测元件基于信号输入而输出的结果与来自信号源模块的参考信号进行对比，并将对比结果输出给与多个测试装置连接的上位机系统；放电模块，用于在该FCT对一电路板测试完成后，对该电路板进行放电操作；通讯模块，用于实现该FCT与被测电路板之间的通信。此外，每个测试设备进一步包括切换开关板，与FCT和ICT连接，并且连接至上位机系统，用于在每个测试设备对一电路板进行测试时，控制先由该测试设备的ICT进行测试，之后由该测试设备的FCT进行测试，其中，在该测试设备的ICT测试完成后，由该测试设备的切换开关板将该测试设备的ICT与上位机系统的连接关断，并将该测试设备的FCT与上位机系统的连接导通。本发明通过建立多个线程，分别控制多个测试设备进行并行测试，能够更加有效地利用处理器的资源，有效减少测试所需的时间，提高测试速度，节省了人力和成本。


图I是相关技术中通过ICT进行测试的原理示意图；图2是根据本发明实施例的电路板测试方法的流程图；图3是根据本发明实施例的电路板测试方法对电路板进行并行测试的原理示意图；图4是根据本发明实施例的电路板测试方法进行测试时设备之间互连的示意图；图5是根据本发明实施例的电路板测试方法进行测试时多个设备之间互连的示意图；图6是根据本发明实施例的电路板测试系统的框图7是根据本发明实施例的电路板测试系统中测试设备的结构框图；图8是根据本发明实施例的电路板测试系统的功能组成的框图。
具体实施例方式通常，CPU的生产商为了提高CPU的性能，通常做法是提高CPU的时钟频率和增加缓存容量。不过目前CPU的频率越来越快，如果再通过提升CPU频率和增加缓存的方法来提高性能，往往会受到制造工艺上的限制以及成本过高的制约。尽管提高CPU的时钟频率和增加缓存容量后的确可以改善性能，但通过这种借助CPU性能提高性能的方式在实现上存在较大难度。并且，即使CPU的处理速率和缓存能够大幅度提高，但是在实际进行电路板测试时，CPU的执行单元(处理资源)仍旧不能够得到充分利用。
考虑到上述问题，根据本发明的实施例，提供了一种电路板测试方法。如图2所示，根据本发明实施例的电路板测试方法包括步骤S201，系统对多个测试设备中的每个测试设备分配线程；步骤S203，每个测试设备在各自所分配线程的控制下，对该测试设备对应的电路板进行测试，其中，多个测试设备以并行的方式进行测试。如图3所示，通过上述处理，能够对多个电路板l-η同时进行测试。其中，每个测试设备可以包括多个测试装置，多个测试装置用于对电路板进行不同的测试。多个测试装置包括在线测试仪(ICT)和功能测试仪(FCT)。如图4所示，上位机系统(例如，PC机(计算机))可以通过其上设置的通讯卡与ICT或FCT的硬件内核通讯，ICT或FCT的硬件内核连接至针床压具，对待测板进行测试。如图5所示，在存在多台测试设备，每台测试设备都包括ICT或FCT的硬件内核，此时，PC机上可以设置多个通讯卡，与ICT或FCT的硬件内核——对应进行通讯，ICT或FCT的硬件内核并行对针床压具上的电路板进行测试。除了上述列举的ICT和FCT之外，每个测试设备都可以包括各种测试装置，并且，每个测试设备都能够利用这些测试装置对电路板进行测试，每个测试设备对一个电路板进行测试完成之后，可以继续对下一个电路板进行测试，也就是说，每个测试设备都可以理解为对应于一个测试队列，这个队列中有多个需要测试的电路板，测试设备可以依次对其队列中的电路板进行测试。具体地，在每个测试设备对一电路板进行测试时，先由该测试设备的ICT进行测试，之后由该测试设备的FCT进行测试，其中，在该测试设备的ICT测试完成后，由该测试设备的切换开关板将该测试设备的ICT与上位机系统的连接关断，并将该测试设备的FCT与上位机系统的连接导通，且在FCT测试完成后，该FCT的放电电路对该电路板进行放电，通过在FCT测试完成后进行放电，能够保证电路板后续进行其他测试或使用时的安全性，避免电路板被损坏。借助于上述处理，不仅能够通过并行测试的方式来提高测试效率，还能够将不同的测试装置集成，使得一台测试设备具备多种测试功能，能够进行不同类型的测试，通过每个测试设备就能够完成多种类型的测试，避免了测试过程在电路板在不同设备之间转移，进一步改善了测试效率，并且能够使测试过程更加稳定可控，便于管理。
根据本发明的实施例，提供了一种电路板测试系统。根据本发明实施例的电路板测试系统包括多个测试设备62-64，用于对电路板进行测试；处理器61，用于创建线程，并通过运行所创建的线程控制多个测试设备对电路板进行测试，其中，处理器控制多个测试设备以并行的方式进行测试。 其中，图6中仅示出了测试设备62-64，实际上，系统中可以包括更多的测试设备(例如，测试设备的数量可以是数十、数百或者更多)，图6中所示的仅仅是具体的实例。其中，每个测试设备包括多个测试装置，多个测试装置用于对电路板进行不同的测试，可选地，每个测试设备的测试装置可以包括线测试仪和功能测试仪。图7示出了一个测试设备的具体结构实例，其中，在本实例中，一个测试设备包括ICT 71和FCT 72。所有单元电路都由上位机(PC机)通过数字总线进行控制。如图7所示，一个测试设备的ICT 71可以包括多路电源(如图7中所示的A源电路、B源电路、B源电路、D源电路以及4路DA电路)，用于对电路板的预定测试位置施加所要求的电平，其中，4路DA电路输出的DA电压值，输出给A源及C源，用于控制A源电路的AC信号频率值、DC信号电压值以及C源电路的输出电压值；AD采集电路，用于采集电路板的被测元件输出的电压和/或电流；信号调理及放大电路，用于对来自AD采集电路的采集结果进行信号格式调整，之后发送给与多个测试装置连接的上位机系统。上位机可以根据待测元件的特性，经ICT开关板输出合适的直流信号或交流信号给待测元件，经信号调理及放大电路对输出的电压电流进行采集，最终计算出待测元件的参数，并判断是否正确。继续参照图7，一个测试设备的每个FCT 72包括电源模块，用于给待测电路板(板上的待测元件)提供工作电源；数字IO模块，用于对电路板的被测元件提供信号输入；信号源模块，用于提供参考信号；信号采集模块，用于将被测元件基于信号输入而输出的结果与来自信号源模块的参考信号进行对比，并将对比结果输出给与多个测试装置连接的上位机系统；放电模块，用于在该FCT对一电路板测试完成后，对该电路板进行放电操作；通讯模块，用于实现该FCT与被测电路板之间的通信。具体地，数字IO模块用于对待测电路的数字IO部分进行测试，信号源模块用于给待测电路的输入端施加激励信号，信号采集模块用于给待测电路板的输出端进行信号采集，放电模块给待测板测试结束后对电路板上的电容进行放电；通讯模块用于与待测板的通讯(比如RS232串行通讯等)。由于ICT测试时弱信号测试，而FCT测试需要加电，所以通常会有强电。如图7所示，每个测试设备进一步包括切换开关板(ICT与FCT切换开关板)，与FCT和ICT连接，并且连接至上位机系统，用于在每个测试设备对一电路板进行测试时，控制先由该测试设备的ICT进行测试，之后由该测试设备的FCT进行测试，其中，在该测试设备的ICT进行测试完成后，该测试设备的切换开关板将该测试设备的ICT与上位机系统的连接关断，并将该测试设备的FCT与上位机系统的连接导通。其中，ICT与FCT切换开关板能够保护ICT电路的安全，用于将待测板连接到ICT或FCT，保证FCT强电信号不会影响ICT硬件电路。通过上述方式将ICT与FCT相结合，得到的测试设备可以成为在线-功能测试仪(简称为IFT)。另外，图7中仅仅示出了将ICT与FCT相结合的情况中的一个具体实例，在实际应用中，可以将其他测试装置集成在一起，并且借助类似的组件(例如，开关板等)实现不同装置之间的切换，具体的情况本文不再一一列举。根据本发明的测试设备集成了多种测试功能,能够进行不同类型的测试,本发明的测试系统也可以称为多系统并行测试(MPT)，在实际应用中，用户在对多拼电路板进行测试时所使用的界面可以与常规ICT相同或类似；在组块设置界面，增加不同组归属于哪个IFT内核的设定编辑框，也就是说，每个组(可以是一块待测电路板，或者一块待测电路板内的一部分)，都可以任意指定由哪个测试内核进行测试，在软件的测试界面，指定每个测试流程要测试的内容、测试结果的显示方式以及测试参数。测试界面还将显示测试过程中 各个测试流程的测试进度。软件采用的关键技术在于，底层驱动部分采用了多线程技术，每个线程，负责驱动一个IFT硬件内核，对相应的电路板进行测试；由于计算机的运行速度相对于IFT硬件的测试速度快很多，不同线程之间几乎相互不影响。因此每个线程的测试速度，也就是每个IFT硬件内核的测试速度，也不会受其他线程的影响。具体实现方法是在测试界面点击测试后，将由测试服务器来执行整个测试流程的测试；在测试服务器中，会根据系统中存在几个系统内核，来创建几个线程，每个线程均执行一遍整个测试流程。在测试流程中，会遍历整个测试文件中的组，根据在编辑界面中指定的测试内核，分别由指定的测试内核来执行相应的测试，并把测试的进度传递到测试软件界面，同时测试界面同步显示测试进度。在所有内核的测试流程均执行完毕后，测试服务器还将把各个测试结果传递到测试界面，由测试界面显示各个组的测试结果，同时把测试结果传递到统计软件中。这样整个测试流程执行完毕。在一台MPT内集成多套IFT硬件内核(可根据实际需要配置，常用配置的为2套(双核)或4套(4核)IFT硬件内核)，每套IFT硬件内核，根据用户需要选择配置包括ICT部分的信号源板、开关板等，包括FCT部分的各硬件模块，以及负责ICT与FCT切换的开关板等。然后根据实际待测板，制作专用IFT测试针床，组成完整的基于多线程、多系统并行测试的PCBA高速测试MPT系统。如图8所示的功能结构框图，编辑界面负责创建被测板数据文件，同时调试被测板数据。创建的被测板数据会传递到测试界面，由测试界面进行测试。编辑和测试均调用测试服务器(SERV)，在测试服务器中执行和测试有关的操作，同时测试服务器还将调用调试与校准程序校准后的校准数据。测试服务器调用底层动态链接库来连接系统硬件，并驱动底层硬件工作。调试与校准程序连接底层动态链接库，完成校准系统硬件、调试硬件的功能。开机自检调用调试与校准测试中生成的校准数据，通过底层动态链接库连接底层硬件，在开机时自检系统中的硬件，查看系统中硬件的状态。本发明提供的测试技术可以用于多种电路板的测试(例如，可以对PCBA进行测试)，是基于多线程、多系统并行高速在线测试方案。在同一台测试设备内，集成多个IFT测试硬件系统；利用软件多线程技术，采用不同的线程驱动不同的IFT测试硬件系统，对不同的待测电路板，同时进行并行测试；这样,一台多系统并行测试MPT，可以达到多台普通ICT和FCT同时测试的效果，极大地提高了测试速度，同时大大降低PCBA的生产测试的设备投入及测试人工成本。例如，一条传统的空调板生产流水线，需要配置2台ICT测试及6台FCT测试，8个测试人员。如果采用双系统的MPT设备，最多4台MPT设备，4个测试人员，即可完成原来8个人所能完成的ICT及FCT的测试，节省了 4台设备，4个测试人员。综上所述，本发明能够借助超线程(Hyper-Threading,简称HT)技术,使得CPU可以同时执行多重线程，让CPU发挥更大效率，并且能够让单个处理器都能使用线程级并行计算，进而兼容多线程操作系统和软件，减少CPU的闲置时间，提高的CPU的运行效率，从而搭配多功能的测试设备，实现并行的测试，并且能够通过单个测试设备完成不同类型的测试，提高了测试的效率，避免电路板在不同设备之间转移，显著降低了测试的时间成本和人力成本。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电路板测试方法，其特征在于，包括 在系统对多个测试设备中的每个测试设备分配了线程的情况下，所述每个测试设备在各自所分配线程的控制下，对该测试设备对应的电路板进行测试，其中，所述多个测试设备以并行的方式进行测试。
2.根据权利要求I所述的电路板测试方法，其特征在于，每个测试设备包括多个测试装置，所述多个测试装置用于对电路板进行不同的测试。
3.根据权利要求2所述的电路板测试方法，其特征在于，所述多个测试装置包括在线测试仪ICT和功能测试仪FCT。
4.根据权利要求3所述的电路板测试方法，其特征在于，在每个测试设备对一电路板进行测试时，先由该测试设备的ICT进行测试，之后由该测试设备的FCT进行测试，其中，在该测试设备的ICT测试完成后，由该测试设备的切换开关板将该测试设备的ICT与上位机系统的连接关断，并将该测试设备的FCT与上位机系统的连接导通，且在FCT测试完成后，该FCT的放电电路对该电路板进行放电。
5.根据权利要求2所述的电路板测试方法，其特征在于，在每个测试设备对一电路板进行测试时，根据预定顺序调用该测试设备的多个测试装置对该电路板进行测试。
6.—种电路板测试系统,其特征在于,包括 多个测试设备，用于对电路板进行测试； 处理器，用于创建线程，并通过运行所创建的线程控制所述多个测试设备对电路板进行测试，其中，所述处理器控制所述多个测试设备以并行的方式进行测试。
7.根据权利要求6所述的电路板测试系统，其特征在于，每个测试设备包括多个测试装置，所述多个测试装置用于对电路板进行不同的测试，每个测试设备包括线测试仪ICT和功能测试仪FCT。
8.根据权利要求7所述的电路板测试系统，其特征在于，每个ICT包括 多路电源，用于对电路板的预定测试位置施加所要求的电平； AD采集电路，用于采集电路板的被测元件输出的电压和/或电流； 信号调理及放大电路，用于对来自所述AD采集电路的采集结果进行信号格式调整，之后发送给与所述多个测试装置连接的上位机系统。
9.根据权利要求7所述的电路板测试系统，其特征在于，每个FCT包括 电源模块，用于给电路板的被测元件提供工作电源； 数字IO模块，用于对电路板的被测元件提供信号输入； 信号源模块，用于提供参考信号； 信号采集模块，用于将所述被测元件基于所述信号输入而输出的结果与来自所述信号源模块的参考信号进行对比，并将对比结果输出给与所述多个测试装置连接的上位机系统； 放电模块，用于在该FCT对一电路板测试完成后，对该电路板进行放电操作； 通讯模块，用于实现该FCT与被测电路板之间的通信。
10.根据权利要求6所述的电路板测试系统，其特征在于，每个测试设备进一步包括 切换开关板，与所述FCT和ICT连接，并且连接至所述上位机系统，用于在每个测试设备对一电路板进行测试时，控制先由该测试设备的ICT进行测试，之后由该测试设备的FCT进行测试，其中， 在该测试设备的ICT测试完成后，由该测试设备的切换开关板将该测试设备的ICT与上位机系统的连接关断，并将该测试设备的FCT与上位机系统的连接导通。
全文摘要
本发明公开了一种电路板测试方法和系统，该方法包括在系统对多个测试设备中的每个测试设备分配了线程的情况下，所述每个测试设备在各自所分配线程的控制下，对该测试设备对应的电路板进行测试，其中，所述多个测试设备以并行的方式进行测试。本发明通过建立多个线程，分别控制多个测试设备进行并行测试，能够更加有效地利用处理器的资源，有效减少测试所需的时间，提高测试速度，节省了人力和成本。
文档编号G01R31/28GK102636741SQ20121012983
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者林杰清 申请人:北京星河康帝思科技开发有限公司