一种电路板级并行自动测试系统及测试方法

1.本发明涉及自动测试系统领域，尤其涉及一种电路板级并行自动测试系统及测试方法。


背景技术：

2.在开展武器装备维修保障时，存在大量电路板级的备品备件，需要对他们功能和性能进行测试，确定其工作状态，目前单独测试的方式效率低下。而并行测试技术是并行技术在测试领域的一种延伸，并行测试的本质是同时对多个被测对象或同一个对象的多个测试任务进行测试，核心目标是提高测试效率，提高测试资源利用率，缩短测试时间。因此，亟待一种配套的针对接口相似的多种电路板级备件同时进行功能性能测试的系统，并提出一种电路板级并行自动测试方法。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种电路板级并行自动测试系统及测试方法。
4.为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电路板级并行自动测试系统，包括测试控制器，测试控制器通过总线连接并控制仪器资源平台中的仪器资源，仪器资源平台通过阵列接口与接口适配装置的接口部件对接，接口适配装置具有多个槽位，接口适配装置的每个槽位与电气装换装置的前置连接器相连接，电气转换装置的后置连接器上连接被测电路板，实现并行测试。
5.进一步地，仪器资源平台的阵列接口对应连接接口适配装置的多个槽位，阵列接口的数量决定最多并行测试的被测电路板的数量。
6.进一步地，电气转换装置的前置连接器的数量与并行测试中被测电路板的最大数量一致。
7.进一步地，测试控制器包括：
8.管理模块，负责管理仪器资源和被测电路板的信息；
9.连线模块，负责提供整个系统的连接关系信息；
10.运行模块，负责测试程序的执行和调度、仪器资源的分配和调用，支持断点调试和变量查看；
11.驱动程序模块，负责仪器资源驱动程序的开发，提供运行模块调用所需的控制接口；
12.测试程序模块，负责测试程序的开发，测试包括加电、断点和测试项目函数，提供运行模块调用所需的控制接口；
13.数据模块，负责管理测试结果和测试流程信息，包括标准值、实测值、测试资源使用情况，并提供打印功能。
14.进一步地，仪器资源平台用于提供被测电路板测试时所需要的仪器资源，根据信
号类型分为：激励类资源用于提供被测电路板所需的激励信号，测量类资源用于完成被测电路板输出信号的测量，开关类资源用于提供各类资源的转接切换，总线类资源用于实现被测电路板的总线通信；根据并行测试时资源的隶属关系分为：独享资源是指多个电路板并行测试时，被每个被测电路板独立拥有的资源，共享资源是指多个电路板并行测试时，被多个电路板共同拥有的资源，独享资源直接分配给被测电路板，共享资源通过矩阵开关切换分配给被测电路板。
15.进一步地，接口适配装置包括接口部件，接口部件与仪器资源平台中的阵列接口对接；接口部件设置在箱体上，根据测试需求增加控制和调理电路，箱体上还设置有支撑体，用于放置被测电路板。
16.进一步地，电气转换装置包括与接口适配装置对接的前置连接器、与被测电路板对接的后置连接器以及印制电路板，前置连接器安装在接口适配装置的前背板，每种型号的被测电路板都有对应的电气转换装置，用于实现适配装置前背板中单个连接器组与单个被测电路板之间的接口适配，并实现仪器资源中数字量信号的扩展和电平转换，根据需求将数字量信号转换为开关量信号、数字ttl信号和数字差分信号。
17.一种电路板级并行自动测试系统的测试方法，应用电路板级并行自动测试系统进行并行测试。
18.进一步地，测试方法具体步骤有：
19.连接被测电路板：将被测电路板通过电气装换装置连接到接口适配装置上,使电气转换装置与被测电路板一一对应，接口适配装置连接到仪器资源平台上；
20.加载被测电路板的测试程序：测试控制器的运行模块通过读取电气转换装置的印制电路板的信息，确定被测电路板的型号索引，再从管理模块中查询型号索引对应的被测电路板信息，从而自动加载被测电路板的测试程序；
21.s3,主线程并行测试：启动电路板并行测试主线程，每个被测电路板的测试程序作为子线程，根据被测电路板所在接口转换装置的槽位确定每个子线程的优先级，槽位数字越小优先级越高；
22.s4,子线程并行测试：每个被测电路板的子线程包含多个测试项目，每个测试项目在运行前都需要将仪器资源需求提交给主线程，通过主线程判断当前子线程的仪器资源需求是否能够满足，如果满足则主线程通知子线程运行相应的测试项目，不满足则主线程通知子线程继续等待，直到仪器资源需求满足。
23.进一步地，还包括测试准备阶段和测试撤收阶段，测试准备阶段包括以下方法：
24.利用测试控制器的驱动程序模块完成仪器资源平台驱动程序的开发；
25.利用测试控制器的测试程序模块完成被测电路板的测试程序的开发；
26.利用测试控制器的管理模块完成仪器资源平台的信息配置和被测电路板的信息配置；
27.利用测试控制器的连线模块完成系统连线信息的开发；
28.将接口适配装置的接口部件连接到仪器资源平台的阵列接口上，然后将被测电路板通过电气装换装置连接到接口适配装置的前背板上；
29.测试撤收阶段包括以下步骤：
30.仪器控制平台和测试控制器依次断电；
31.将被测电路板、电气转换装置和接口适配装置依次拆下，放在指定位置。
32.本发明公开的一种电路板级并行自动测试系统及测试方法，涉及武器装备中电路板级备件开展功能和性能测试时使用的一种电路板级并行自动测试系统及自动测试方法。将被测电路板通过电气转换装置连接到接口适配器装置上，接口适配器装置与仪器资源平台的阵列接口对接，测试控制器通过读取电气转换装置的信息完成被测对象的自动识别，配置信息自动加载，采用子线程和主线程的握手，以及根据槽位确定的测试程序优先级等手段，解决并行测试的共享资源竞争，本发明能够实现多块被测电路板的并行测试，提高了测试效率，减少了测试时间。
附图说明
33.图1是一种电路板级并行测试系统连接关系图；
34.图2是接口适配装置的外形图；
35.图3是共享资源的矩阵开关连接图；
36.图4是模块化直流电源的控制原理图；
37.图5是独享资源的分配图；
38.图6是电器装换装置组成图；
39.图7是电气转换装置工作原理图；
40.图8是系统软件组成框图。
41.图9是电路板级并行自动测试系统测试方法图。
42.图中：1、测试控制器；2、仪器资源平台；3、接口适配装置；4、电气转换装置；5、被测电路板；6、阵列接口；31、接口部件；32、箱体；33、支撑体；41、前置连接器；42、连接器；43、印制电路板。
具体实施方式
43.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
44.如图1所示的一种电路板级并行自动测试系统，该系统包括测试控制器1，测试控制器1通过总线连接并控制仪器资源平台2中的仪器资源，仪器资源平台2通过阵列接口6与接口适配装置3的接口部件对接，接口适配装置3通过其前背板与电气装换装置的前置连接器相连接，电气转换装置4的后置连接器上连接被测电路板5。
45.具体的，测试控制器1包括如下模块：管理模块，负责管理仪器资源和被测电路板的信息，包括了仪器资源的名称、型号、生产商、控制地址、端口、驱动程序文件路径信息，以及被测电路板的名称、型号、生产商、端口、测试程序文件路径信息；连线模块，负责提供整个系统的连接关系信息，包括仪器资源平台内部的连线关系、仪器资源平台到接口适配装置的连线关系，以及接口适配装置3到电气转换装置4的连线关系；运行模块，负责测试程序的执行和调度、仪器资源的分配和调用，支持断点调试和变量查看；驱动程序模块，负责仪器资源驱动程序的开发，驱动程序包括初始化、复位、关闭、自检和功能函数，提供运行模块调用所需的控制接口；测试程序模块，负责测试程序的开发，测试包括加电、断点和测试项目函数，提供运行模块调用所需的控制接口；数据模块，负责管理测试结果和测试流程信息，包括标准值、实测值、测试资源使用情况，并提供打印功能。
46.仪器资源平台2通过阵列接口与接口适配装置3相连，用于提供被测电路板测试时所需要的仪器资源，根据信号类型分为：激励类资源用于提供被测电路板所需的激励信号，测量类资源用完成被测电路板输出信号的测量，开关类资源用于提供各类资源的转接切换，总线类资源用于实现被测电路板的总线通信；根据并行测试时资源的隶属关系分为：独享资源是指多个电路板并行测试时，被每个被测电路板独立拥有的资源，共享资源是指多个电路板并行测试时，被多个电路板共同拥有的资源，独享资源直接分配给被测电路板，共享资源通过矩阵开关切换分配给被测电路板。
47.接口适配装置3包括接口部件31，接口部件31与仪器资源平台2中的阵列接口对接；接口部件31设置在箱体32上，根据测试需求增加控制和调理电路，箱体32上还设置有支撑体33，用于放置被测电路板；
48.电气转换装置4包括与接口适配装置3对接的前置连接器41、与被测电路板对接的后置连接器42以及印制电路板43，前置连接器41安装在接口适配装置3的前背板，前置连接器的数量与并行测试时被测电路板的最大数量一致。每种型号的被测电路板都有对应的电气转换装置，用于实现适配装置前背板中单个连接器组与单个被测电路板之间的接口适配，并可实现仪器资源中数字量信号的扩展和电平转换。
49.本发明对应上述系统公开了一种电路板级并行自动测试方法，包括测试准备、测试执行和测试撤收三个阶段，测试执行阶段通过子线程和主线程的握手，以及测试程序优先级，解决并行测试的共享资源竞争。
50.如图9所示，测试准备阶段包括以下步骤：
51.(1)利用测试控制器的驱动程序模块完成仪器资源平台驱动程序的开发；
52.(2)利用测试控制器的测试程序模块完成被测电路板的测试程序的开发；
53.(3)利用测试控制器的管理模块完成仪器资源平台的信息配置和被测电路板的信息配置；
54.(4)利用测试控制器的连线模块完成系统连线信息的开发；
55.(5)将接口适配装置的接口部件连接到仪器资源平台的阵列接口上，然后将被测电路板通过电气装换装置连接到接口适配装置的前背板上；
56.测试执行包括以下步骤：
57.(1)仪器控制平台和测试控制器依次加电；
58.(2)测试控制器的运行模块自动加载仪器资源平台信息和系统连线信息；
59.(3)测试控制器的运行模块通过读取电气转换装置印制电路板的信息，确定被测电路板的型号索引，再从管理模块中查询型号索引对应的被测电路板信息，从而自动加载被测电路板的测试程序；
60.(4)待操作人员确认后，启动电路板并行测试主线程，每个被测电路板的测试程序作为子线程，根据被测电路板所在接口转换装置的槽位确定每个子线程的优先级，槽位数字越小优先级越高；
61.(5)每个被测电路板的子线程包含多个测试项目，每个测试项目在运行前都需要将仪器资源需求提交给主线程，通过主线程判断当前子线程的仪器资源需求是否能够满足，如果满足则主线程通知子线程运行相应的测试项目，不满足则主线程通知子线程继续等待，直到仪器资源需求满足；
62.(6)测试程序运行结束，测试控制器的数据模块保存测试结果和测试流程信息，显示标准值和测量值，打印测试报告；
63.测试撤收阶段包括以下步骤：
64.(1)仪器控制平台和测试控制器依次断电；
65.(2)将被测电路板、电气转换装置和接口适配装置依次拆下，放在指定位置。
66.下面以某型岸基雷达电路板为被测对象的并行自动测试系统为例，
67.系统连接如图1所示，其中接口适配装置具有8个槽位，提供8对96芯欧式卡连接器，可同时进行8块电路板的并行测试，接口适配装置外形如图2所示。根据某型岸基雷达电路板的并行测试需求，在仪器资源平台中配置的仪器资源见表1。
[0068][0069][0070]
表1仪器资源平台配置
[0071]
对于仪器资源平台中的共享资源，具体指任意信号发生器、角度信号激励、角度信号测量、数字多用表、数字示波器。由于被测电路板均为低频信号，故将这类测试资源接至矩阵开关的行，而矩阵开关的列则平均分配至接口适配装置的8个槽位。仪器资源平台配置
128*32的矩阵开关，这样每个插槽可以独立使用矩阵开关的16列，共享资源的矩阵开关连接关系如图3所示。
[0072]
对于仪器平台中的模块化直流电源，由于被测电路板使用的电源典型值为
±
5v、
±
15v、
±
12v，所以配备了6个通道的模块化电源分别输出6个典型值，为实现6路电源在测试过程中能够被每个被测电路板单独使用，接口适配装置中配置can总线控制板，由带can总线的可编程控制器、驱动电路、继电器、保护电路组成。接口适配装置的每个槽位对应一块can总线控制板，6种电源均接至can总线控制板，使用时测试控制器发送can总线控制命令，can总线控制板的可编程控制器解析相应命令并输出各路电源的控制信号，以此达到接口适配装置8个槽位的电源单独控制的目的，模块化直流电源的控制原理图如图4所示。
[0073]
对于仪器平台中除模块化直流电源外的独享资源，具体指数字io、单刀单掷开关、单刀双掷开关、串口和arinc429，将他们平均分配给接口适配装置的8个槽位，使用时8个插槽可以单独配置、单独控制，如图5所示。
[0074]
用于某型岸基雷达电路板测试的电器转换装置包括前置连接器41，即可插入到接口转换装置中任意槽位的一组2个96芯欧式卡连接器；印制电路板43，包括印制基板、fpga芯片、存储器芯片、多个电平转换芯片；后置连接器42，即与所需测试的被测电路板匹配的1个电路板连接器，电器转换装置的组成如图6所示。
[0075]
对于仪器平台中的数字io，由于一共有128路，平均分配给接口适配装置的8个槽位，每个槽位16路，由于某型岸基雷达电路板测试时需要大量数字io，16路不能满足测试需求，所以在电气转换装置中实现数字量io的扩展，并根据需求将数字io转换为开关量信号、数字ttl信号和数字差分信号，数字量信号的扩展方法示意图如图7所示。
[0076]
测试控制器包括管理模块、连线模块、运行模块、驱动程序模块、测试程序模块和数据模块，组成框图如图8所示。
[0077]
测试准备阶段，首先要采用驱动程序模块，开发仪器资源平台中全部仪器资源的驱动程序，主要是将仪器生厂商提供的程控函数或指令封装为运行模块所需要的软件接口形式，一般包括初始化接口、关闭接口、复位接口、自检接口、以及功能接口。然后根据被测电路板的测试需求文档，利用测试程序模块，开发每一个被测电路板的测试程序，测试程序包括加电、断电、以及多个测试项目，每个测试项目相对独立，测试项目中除加电所需的测试资源外，应在测试项目结束时释放。其次根据系统连接关系图纸，利用连线模块生成仪器资源平台内部连线文件、仪器资源到接口适配装置的连线文件，以及接口适配装置到电气转换装置的连线文件。最后根据仪器资源平台中的仪器资源信息和全部被测电路板信息，利用管理模块，完成仪器资源和被测电路板的信息配置，并将接口适配装置的接口部件连接到仪器资源平台的阵列接口上，然后将被测电路板通过电气装换装置连接到接口适配装置的前背板上；
[0078]
测试执行阶段，仪器控制平台和测试控制器依次加电，加载仪器资源平台信息和系统连线信息，运行模块通过读取电气转换装置上印制电路板的信息，确定被测电路板的型号索引，再从管理模块中查询型号索引对应的被测电路板信息，从而自动选中被测电路板的程序，待操作人员确认后，启动电路板并行测试主线程，每个被测电路板的测试程序作为独立子线程，根据被测电路板所在接口转换装置的槽位确定每个子线程的优先级，槽位数字越小优先级越高；每个被测电路板的子线程包含多个测试项目，每个测试项目在运行
前都需要将仪器资源需求提交给主线程，通过主线程判断当前子线程的仪器资源需求是否能够满足，如果满足则运行相应的测试项目，不满足则继续等待，直到仪器资源需求满足；数据模块保存测试结果和测试流程信息，显示标准值和测量值，打印测试报告；当前电路板测试结束后，可重新进行其他电路板测试。
[0079]
测试撤收阶段，全部电路板测试结束，仪器控制平台和测试控制器依次断电，将被测电路板、电气转换装置和接口适配装置依次拆下，放在指定位置。
[0080]
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。