新型雷达数字电路便携式自动测试系统设计

2010-07-24 14:28:24来源: 电子产品世界

摘要:以新型雷达装备数字电路维修保障为背景,提出了“MERGE(组合)”边界扫描测试模型的建立方法,基于此方法,设计了完善的便携式数字电路自动测试系统,解决了ICT 测试、功能测试及传统边界扫描测试TPS 开发成本高,技术难度大,故障覆盖率低的缺陷。该测试系统现已成功担负新型雷达装备数字电路的维修保障任务,应用表明,系统具有设计合理,性能稳定、可靠,故障隔离准确等优点。

引言

  雷达,作为一种重要的军事武器装备,在军事上将其形象的比喻成作战指挥员的“眼睛”,在维护国家安全及领土完整中发挥着举足轻重的作用。但随着数字电路设计及制造技术的发展,特别是CAD 设计软件的进步及完善,单一的测试方法如ICT(In-Circuit Test)测试、功能测试等已无法满足新型雷达数字电路测试及故障诊断的要求,边界扫描[1]测试将成为今后雷达装备数字电路故障诊断发展的主流技术。

  基于对ICT 测试、功能测试局限性的深入探讨,以及对边界扫描测试技术的研究与实践,本文提出了“MERGE(组合)”边界扫描测试模型的建立方法,并基于此方法,构建了数字电路便携式
自动测试系统,实现了对新型雷达数字电路的高速、准确的测试。系统具有硬件设备小巧、便携,
性能稳定、可靠,故障隔离率高等优点,适合于战地级实时维修保障,是大型在线测试、功能测
试平台的有效补充,较好的解决了测试设备受制于人及战时应急抢修等问题。

自动测试系统实现

“MERGE(组合)”测试模型的建立

  IEEE 1149.1 标准明确的规范了边界扫描构建原理及相应的测试方法。在故障诊断过程中,
可利用VLSI 芯片自带的边界扫描结构及相关测试指令[2],有效的实现对VLSI 芯片引脚固定型、
开路、桥接等故障类型的检测。但待测试的数字电路模块通常包括边界扫描器件和非边界扫描器件,
本文提出的MERGE 测试模型可通过已有的边界扫描结构实现对非边界扫描芯片的测试,能够拓展
边界扫描的测试范围,提高TPS 的故障覆盖率。

  基于边界扫描测试技术的基本原理,构建测试系统过程中创造性的提出了“MERGE”结构测试
模型,基本思想如图 1 所示。

  其中,B 部分为待测数字电路BUT,A 部分为独立于BUT 外的边界扫描扩展卡,该扩展卡可
看作是一块符合IEEE 1149.1 边界扫描设计规范的数字电路。首先,集中将一个完整的数字电路
BUT 分为如下几个部分:非边界扫描芯片簇(U1),边界扫描芯片簇(U2),混合芯片簇(U3)。在这里“簇”的概念即将多个器件统称为一个“簇”,簇的范围可以根据具体电路规模来进行划分,可以小到单独的一个IC 或UUT(Unit Under Test),也可大到一个完整的BUT(Board UnderTest)。

  (1) MERGE 非边界扫描芯片簇(U1):非边界扫描芯片是整个BUT 网络中一个有序的子集,
是具有特定功能的电路。在MERGE 理念中,通过对非边界扫描芯片簇建立单独的功能模型,将其
作为边界扫描芯片间的一个中间级信号传输模型,MERGE 到边界扫描链路,结合EXTEST 边界扫描指令,通过Capture IR-->Shift IR-->Update IR-->Capture DR-->shift DR-->Update
DR 等相应操作,达到通过边界扫描链路实现对非边界扫描簇测试的目的。

  (2) MERGE 混合芯片簇(U3):混合芯片簇指既含有非边界扫描芯片,又含有边界扫描芯片
的混合电路(还可以含有一些中间级的模拟电路)。MERGE 的思路与(1)类似,模型的验证可
通过将一组确定的测试矢量集APPLY 至MI(Model Input),经过确定的时间延迟,通过在
MO(Model Output)将采集(sample)到的响应信号与寄存器中存贮的期望值相比较的方法
实现测试。

  (3) MERGE BSEC(Boundary Scan External Card),通过BSEC 实现对BUT 边缘电
路中非边界扫描芯片簇或不含边界扫描芯片的BUT 进行边界扫描测试。测试时,将待测BUT 作为
非边界扫描簇或混合边界扫描簇,而将BSEC 当作边界扫描芯片簇,通过MERGE 方法,将BUT、
接口电路、边界扫描扩展卡电路虚拟成为一个含边界扫描芯片的BUT,具体实现与(1)、(2)
类似。

测试系统硬件设计

  为了减轻系统整机的重量,便于运输及携带,本测试系统前端设备采用笔记本计算机作为主
体来完成系统功能的实现和人机界面的交互[3],同时内配GPIB-USB 模块、
JTAG-Control-PCI-USB 控制器,分别控制可编程电源(Agilent 6600)及BS Interface Pod
模块。整个硬件设计的核心为BSEC(边界扫描扩展卡)、JTAG-Control-PCI-USB 控制器及BS
Interface Pod 模块。其系统硬件框图如图 2 所示。

[1] [2] [3]

关键字:边界扫描  MERGE  数字电路  故障诊断  自动测试系统

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/0724/article_2818.html
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