一种检测核心板稳定性的测试装置及检测方法与流程

本发明属于仪器测试技术领域，具体涉及一种检测核心板稳定性的测试装置及检测方法。

背景技术：

核心板是将处理器的核心功能打包封装在一块电子主板上，大多数核心板集成了cpu、存储器及通用的功能引脚等，其通过贴片、金手指或直插的形式与底板配合，满足各类产品的性能要求。此外，将核心板嵌入产品后大大降低开发难度，缩短产品的开发时间，同时也很大程度上增加了系统的稳定性和可维护性。因此核心板在产品的开发中占据越来越重要的位置。

由于核心板的灵活性、非标准性及在项目开发中的重要性，所以对核心板的质量检测成为了一个非常重要的环节。但是，由于贴片工艺的差异性和同批次元器件的质量差异，导致核心板存在隐性的质量问题。这些隐性的质量问题往往不会马上显现出来，而是要通过长时间的满负荷运行才会显现，而这些隐性的质量问题往往在量产中给产品开发带来巨大损失，甚至是无法挽回的损失。

技术实现要素：

本发明的目的是要解决核心板存在隐性质量问题的技术问题，提供一种检测核心板稳定性的测试装置及检测方法，通过对核心板启动的电流和电压进行多次检测并统计后，生成不合格率，利用不合格率直观反映核心板的质量情况，筛选存在质量问题的核心板。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述一种检测核心板稳定性的测试装置，包括：

一电源输入接口，其用于接入工作电源以给每一核心板提供电能；

一电压检测电路，其用于检测接入的工作电源的电压值；

若干电流检测电路，每一电流检测电路接入一个核心板的输出电流，用于测量每一核心板启动后的电流值；

若干串行数据接口，每一串行数据接口连接一个核心板，用于获取每一核心板开机到uboot命令的时间t1、uboot命令到system命令的时间t2、system命令到关机的时间t3；

微型处理单元，其与电流检测电路和串行数据接口连接，微型处理单元获取每一核心板检测获得的电流、时间t1、时间t2和时间t3；

所述微型处理单元分别将每一核心板的电流、时间t1、时间t2和时间t3分别与设定的参数值比较，具体为，所述微型处理单元判断核心板的电流、时间t1、时间t2和时间t3的其中一个检测值是否不在参数值的范围内，若是，则表示当前核心板在本次测试中不通过；

所述微型处理单元预设有测试总时间或测试总次数，以得到每一核心板的不通过次数m与总次数n；当满足测试总时间或测试总次数时，所述微型处理单元基于不通过次数m与总次数n，计算得到每一核心板的不合格率p。

进一步地，每一电流检测电路包括三路切换电路、电流检测芯片u1、耦合电阻r5、运放芯片u2b、嵌压芯片u3和滤波电容c3，其中，

每一电流检测电路的三路切换电路均连接同一个核心板的电流输出端；每一电流检测电路的三路切换电路的一端并联电流检测芯片u1的rs+引脚，另一端并联电流检测芯片u1的rs-引脚；

所述耦合电阻r5一端连接电流检测芯片u1的out引脚，另一端连接运放芯片u2b的2in+引脚，用于滤除噪声杂波；

所述嵌压芯片u3和滤波电容c3并联后连接运放芯片u2b的2out引脚。

进一步地，每一路切换电路包括信号继电器和采样电阻，所述采样电阻设置在信号继电器的工作电路中；

每一路切换电路的采样电阻的阻值不同；

每一路切换电路的信号继电器的工作电路一端连接核心板的电流输出端，另一端接入测试装置的内部，以使核心板的输出电流经过采样电阻；

每一路切换电路的信号继电器的工作电路的两端分别连接电流检测芯片u1的rs+引脚和rs-引脚。

进一步地，所述电压检测电路包括运放芯片u2a、电阻r10和电阻r11；

所述电阻r11一端接入工作电源，另一端连接运放芯片u2a的1in+引脚；

所述电阻r10一端连接运放芯片u2a的1in+引脚，另一端接数字地。

进一步地，每一核心板与电源输入接口之间还设有功率继电器，每一功率继电器用于控制其所在电路上核心板的启动或停止。

进一步地，所述微型处理单元设有若干adc引脚、若干串行数据引脚、若干i/o引脚、一sd卡引脚和一网口引脚；

若干所述adc引脚与运放芯片u2a的1out引脚和若干运放芯片u2b的2out引脚一一连接，用于微型处理单元接收电压检测电路的电压信号和若干电流检测电路的电流信号，并转化为数字信号；

若干所述串行数据引脚与若干串行数据接口一一连接，用于微型处理单元获取每一核心板的启动状态；

每一i/o引脚连接一功率继电器，用于微型处理单元控制每一功率继电器的工作。

一种利用上面所述的检测核心板稳定性的测试装置进行的检测方法，包括以下步骤：

s1、将若干核心板分别接入测试装置，并将若干核心板与若干串行数据接口一一连接，在测试装置上分别设定每一核心板的参数值；

s2、测试装置分别控制工作电源给若干核心板通电，测试装置检测每一核心板系统成功启动后的电流i，并记录每一核心板开机到uboot命令的时间t1、uboot命令到system命令的时间t2、system命令到关机的时间t3；

s3、测试装置分别将每一核心板检测获得的电流i、时间t1、时间t2和时间t3分别与设定的参数值比较，若一核心板的一个检测值不在参数值的范围内，则表示该核心板在本次测试中不通过，记录或更新该核心板的不通过次数m和总次数n；

s4、待一核心板启动完成后，测试装置断开该核心板的电源，间隔一段时间后重复上述步骤s2和s3，经过测试人员设定的测试总时间或测试总次数后，将每一核心板的不通过次数m与总次数n相除获得不合格率p。

进一步地，所述步骤s2中测试装置检测每一核心板系统成功启动后的电流i，具体通过以下公式获得：

其中，ppi表示微型处理单元通过adc引脚检测的adc值，snr表示微型处理单元的adc采样分辨率，β表示运放芯片u2b的放大倍数，rx表示采样电阻的阻值，vref表示微型处理单元的参考电压。

进一步地，获取所述ppi的过程为：微型处理单元通过adc引脚在单位时间内获得的若干adc值，并对若干adc值去除峰值和谷值后，取平均值作为ppi。

进一步地，所述步骤s2还包括测试装置检测并记录每一核心板的系统是否成功启动和核心板的功耗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.测试装置内部设有若干电流检测电路，其同时采集多个核心板在启动中输出的电流，将该电流转换成数字信号后反馈至测试装置的控制单元，智能检测各核心板的电流值是否在各自的标准值范围内，避免采用电流表或万用表等仪器逐一检测多个核心板的麻烦，实现多个核心板同步检测。该测试装置可实现多个核心板的并行测试，简化了测试模型，提高测试效率，减轻测试负担。

2.采用测试装置对每一核心板进行成千上万次的启动检测，检测核心板在每次启动中产生的电流及各阶段的响应时间，统计各核心板的不通过次数m和总次数n，将不通过次数m与总次数n相除后获得不合格率p来反映核心板的质量情况。该检测方式采用庞大的测试次数后获取结果，避免较少的测试次数引起测试的偶然性，进一步提高检测的准确度，以最大程度地反映每一块核心板的质量情况，规避因核心板的质量问题而引起较大损失。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的检测核心板稳定性的测试装置的系统原理图；

图2是本发明的电压检测电路的结构原理图；

图3是本发明的电流检测电路的结构原理图；

图4是本发明的检测方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1～图3所示，其为本发明所述的一种检测核心板稳定性的测试装置的优选结构。

如图1所示，所述测试装置包括一电源输入接口、一电压检测电路、若干电流检测电路、若干串行数据接口和微型处理单元。所述电源输入接口连接外部稳定的工作电源，且将该工作电源与若干核心板并联，用于给若干核心板提供稳定的电能。电压检测电路与电源输入接口连接，用于检测接入测试装置的工作电源的电压值。每一电流检测电路与一个核心板连接，用于检测各核心板的系统成功启动后的电流值。每一串行数据接口与一个核心板连接，用于监测并获取核心板启动状态及启动中各阶段的响应时间。作为优选地，串行数据接口优选为232电平或ttl电平的串行通信接口。微型处理单元用于接收电压检测电路和若干电流检测电路输出的模拟信号后转换成数字信号，同时控制测试装置内部其它元器件的工作。

进一步的，如图2所示，所述电压检测电路包括运放芯片u2a、电阻r10和电阻r11。其中，所述电阻r11一端接入工作电源，另一端连接运放芯片u2a的1in+引脚；所述电阻r10一端连接运放芯片u2a的1in+引脚，另一端接数字地。工作电源经过r10、r11组成的1/4分压电路后进行分压，微型处理单元获取分压后的电压值作为各电流检测电路的参考电压，避免高电流或低电流检测不准确。运放芯片u2a的1out引脚接入微型处理单元，微型处理单元将放大的电压值转换成相应的数字信号后，根据该电压的数字信号控制测试装置内部其它元器件的工作。

进一步的，如图3所示，每一电流检测电路包括三路切换电路、电流检测芯片u1、耦合电阻r5、运放芯片u2b、嵌压芯片u3和滤波电容c3。

其中，微型处理单元根据上面检测获取的参考电压，选择其中一路切换电路接入电流检测电路中，以完成对核心板输出电流的检测。作为优选地，每一路切换电路包括信号继电器和采样电阻，所述采样电阻设置在信号继电器的工作电路中，且每一路切换电路的采样电阻的阻值不同。每一电流检测电路的三路切换电路的信号继电器一端同时连接同一个核心板的电流输出端，另一端接入测试装置的内部，具体为：核心板的电源输出接口j1分别并联于一电流检测电路的三个信号继电器的工作电路一端，且该三个信号继电器的工作电路另一端接入测试装置的电源接口j2，构成闭合的电流回路，以使核心板的输出电流经过采样电阻。

作为一实施例，所述信号继电器的辅助电路包括npn型三极管和限流电阻，所述微型处理单元的i/o口与限流电阻串联后接入npn型三极管的基极b，集电极c连接信号继电器的电磁铁，集电极e连接数字地，微型处理单元根据参考电压预判到核心板输出电流的范围，智能控制npn型三极管的导通以控制采样电阻的切换，以使最适合的采样电阻接入电流检测电路，提高电流检测电路的采集精度。

作为优选地，三个采样电阻优选为0.05ω、0.15ω和1.5ω，其各自检测的电流范围为1～3a（大电流档）、0.1～1a（中电流档）和小于0.1a（小电流档），一般地，每一电流检测电路默认设置为采用小电流档，其检测核心板的电流小于0.1a。当微型处理单元检测到参考电压≥3.1v时，则预判到核心板的最大电流有超过0.1a，则微型处理单元控制信号继电器选择中电流档，其电流检测范围为0.1～1a。接着在中电流档时检测到参考电压≥3.1v时，则预判到核心板的最大电流有超过1a，则微型处理单元控制信号继电器选择大电流档。测试装置通过智能预判核心板输出电流来选择不同阻值的采样电阻，实现对核心板的输出电流的高精度检测，可避免核心板输出的小电流在大量程中存在检测误差，提高检测精度。

进一步的，每一电流检测电路的三路切换电路的信号继电器的工作电路的两端分别连接电流检测芯片u1的rs+引脚和rs-引脚，以使电流检测芯片u1获取采样电阻两端的采样电压。所述耦合电阻r5一端连接电流检测芯片u1的out引脚，另一端连接运放芯片u2b的2in+引脚，用于滤除噪声杂波。所述嵌压芯片u3和滤波电容c3并联后连接运放芯片u2b的2out引脚，嵌压芯片u3是用于把电压信号限定在0～3.3v之间，避免工作电压的电压信号超出测试装置的承受范围。

作为一实施例，将运放芯片u2b制作成射级跟随器，其可增大运放芯片u2b的驱动能力、提高信号的抗干扰性，同时也限定运放芯片u2b的供电量程，避免电压过大的工作电源引起微型处理单元过载烧毁。

作为优选地，上面所述电流检测芯片u1的型号为max4080tasa，所述运放芯片u2a和运放芯片u2b的型号均为lm258，所述嵌压芯片u3的型号为bat54s。需要说明的是，本实施例并非对电流检测芯片u1、运放芯片u2a、运放芯片u2b和嵌压芯片u3的型号进一步作限定，凡是满足各自功能的芯片种类均在本发明的保护范围。

进一步的，每一核心板与电源输入接口之间还设有功率继电器，每一功率继电器的工作电路分别连接电源输入接口和一个核心板的供电端，用于控制每一块核心板的启动或停止。

进一步的，所述微型处理单元设有若干adc引脚、若干串行数据引脚、若干i/o引脚、一sd卡引脚和一网口引脚。作为优选地，所述微型处理单元的型号为tqimx6ul_coreb，该微型处理单元可并行检测7路核心板的稳定性。

若干所述adc引脚与运放芯片u2a的1out引脚和若干运放芯片u2b的2out引脚一一连接，用于微型处理单元接收电压检测电路的电压信号和若干电流检测电路的电流信号，并转化为数字信号，反馈至微型处理单元的控制中心为后续检测作准备。若干所述串行数据引脚与若干串行数据接口一一连接，用于微型处理单元获取每一核心板的启动状态并反馈至微型处理单元的控制中心。每一i/o引脚连接一功率继电器的控制信号端，用于控制每一功率继电器的工作，以智能控制核心板的启动或停止。sd卡引脚用于插入sd卡，以提取核心板的检测数据后进行分析。网口引脚用于外接网线以远程获取核心板的检测数据，便于随时随地监控各核心板的检测情况。

进一步的，测试装置还包括系统电源输入端和lcd，所述系统电源输入端内设有电压转换电路，用于将高压电源转换成低压直流电供给微型处理单元运行；所述lcd用于显示每一核心板的检测数据和测试人员通过触摸lcd以控制每一核心板的检测步骤。

本实施例所述一种检测核心板稳定性的测试装置的其它结构参见现有技术。

实施例2

一种检测方法，如图4所示，其利用上述实施例1的测试装置进行的检测方法，具体包括以下步骤：

s1、将若干核心板分别接入测试装置，并将若干核心板与若干串行数据接口一一连接，在测试装置上分别设定每一核心板的参数值；

其中，将若干个核心板（本实施例核心板的数量最大为7个）一一连接到测试装置的测试端，并将若干核心板与若干串行数据接口一一连接。测试装置通过串行数据接口自动读取每一核心板的技术参数，如额定电压、额定电流、额定功率及最大瞬间电流等，随后测试人员设定检测手段和待检测的参数，如波特率、选用平台、心跳检测时间(其为核心板进行系统老化测试时使用)、心跳超时时间（其用于系统老化测试时，该值大于心跳检测时间时表示系统处于奔溃或卡死状态）、uboot特征值（uboot启动正常判断标志位）、system特征值（system启动正常判断标志位）、核心板检测的最大开关次数、标准电流范围imax、核心板开机到uboot命令的最大时间t1max、核心板uboot命令到system命令的最大时间t2max、核心板system命令到关机的最大时间t3max等参数值。

s2、测试装置分别控制工作电源给若干核心板通电，测试装置检测每一核心板系统成功启动后的电流i，并记录每一核心板开机到uboot命令的时间t1、uboot命令到system命令的时间t2、system命令到关机的时间t3；

具体地，测试人员通过lcd或远程操控每一核心板的启动过程，如启动时间、启动顺序等，测试装置内部的微型处理单元通过智能控制功率继电器，实现工作电源对各核心板的通电动作。测试装置内部的将每一核心板的输出电流i流通到各自电路上的采样电阻，电流检测芯片u1通过测量采样电阻两端的采样电压后，计算出核心板的输出电流i并传输至微型处理单元转换成相应的数字信号。

进一步的，电流检测电路通过测量采样电阻两端的电流值获得核心板的输出电流i，根据欧姆定律可知：

其中，v为采样电阻两端的采样电压，rx为采样电阻的电阻值。

所述微型处理单元的adc引脚的技术参数包括参考电压vref和分辨率snr，运放芯片u2b的放大倍数为β，微型处理单元通过adc引脚检测到adc值为ppi，因此采样电阻两端的采样电压为

由上述两条公式合并可知，核心板的输出电流i通过以下公式获得：

其中，ppi表示微型处理单元通过adc引脚检测的adc值，snr表示微型处理单元的adc采用分辨率，β表示运放芯片u2b的放大倍数，rx表示采样电阻的阻值，vref表示微型处理单元的参考电压。获取所述ppi的过程为微型处理单元通过adc引脚在单位时间内获得的若干adc值，并对若干adc值去除峰值和谷值后，取平均值作为ppi。其中单位时间和adc值的数量是根据微型处理单元内部性能所确定，此处省略说明。

作为一个具体例子，根据实施例1优选微型处理单元的型号为tqimx6ul_coreb，其adc采用分辨率为12-bit，也就是snr为4096，参考电压vref为3v。假设微型处理单元检测到adc值ppi为2048，所述运放芯片u2b的放大倍数为20，采样电阻选用0.05ω，则核心板的输出电流为i=（2048*3）/（4096*20*0.05）=1.5a。

通过电流检测电路智能检测各核心板的输出电流，避免采用电流表或万用表等多次测量，简化了测试模型，让多个核心板并行测试，极大地提高测试效率，减轻测试负担。

所述串行数据接口读取相对连接的核心板的启动进程，并记录各自核心板开机到uboot命令的时间t1、uboot命令到system命令的时间t2、system命令到关机的时间t3。

此外，测试装置检测并记录每一核心板的系统是否成功启动和核心板的功耗，用于检测核心板运行状态。

s3、测试装置分别将每一核心板检测获得的电流i、时间t1、时间t2和时间t3分别与设定的参数值比较，若一核心板的一个检测值不在参数值的范围内，则表示该核心板在本次测试中不通过，记录或更新该核心板的不通过次数m和总次数n；

具体地，微型处理单元判断一核心板输出电流i是否在标准电流imax的范围之内，且时间t1小于最大时间t1max、时间t2小于最大时间t2max和时间t3小于最大时间t3max，则该核心板在本次检测中通过；若其中一个检测值不符合上述的判断，则该核心板在本次检测中不通过，并对该核心板的不通过次数m和总次数n进行记录或更新。

s4、待一核心板启动完成后，测试装置断开该核心板的电源，间隔一段时间后重复上述步骤s2和s3，经过测试人员设定的测试总时间或测试总次数后，将每一核心板的不通过次数m与总次数n相除获得不合格率p。

测试人员根据各核心板的技术参数预判出正常完全启动的时间，随后设定核心板两次启动的间隔时刻，该间隔时刻是根据核心板的技术参数适当设置。随后经过测试人员设定的测试总时间或根据步骤s1设定的核心板检测的最大开关次数，最终获得各核心板的不通过次数m与总次数n后相除计算出不合格率p，该不合格率p根据各核心板的性能及总次数n进行分类判断。

检测过程中，测试装置通过在lcd上显示每一核心板的技术参数、设定的参数值，以及实时的不合格率p、测试总次数n和核心板每次不通过的详情（时间t1或时间t2或时间t3的超时次数及检测过程的），可编辑生成相关曲线图。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。