基于虚拟仪器的电路板自动化测试系统硬件的基本结构

在过去的25年间，在线测试(ICT)一直是发现组装PCB中制造缺陷的主要手段。今天，大多数PCB不会100％采用探针测试，这就对这种曾经是有效的测试方案提出了挑战。较高的组装密度、双面板、先进的SMT封装和更高的频率迫使研发工程师们不得不取消许多电路网络或结点上的测试焊盘。于是限制了ICT的有效性。同时，测试仪存在一些难以克服的问题：目前测试用夹具的制作、调试周期长、价格贵，由于测试精度问题，对于一些高密度SMT线路板无法进行测试。

目前电路板的集成度越来越高，功能越来越多，如果采用传统的单片机制作测试程序来进行测试，对于测试仪的制作及调试需要更多的时间及精力，维护起来也很不方便。运用LabVIEW 8.5与TestStand作为开发环境与硬件相结合，做成统一的测试系统，节省测试仪开发时间，使用维护方便，提高测试可靠性。

开发背景

传统的功能测试仪是一种主板做一台测试仪，针对主板的功能来搭建其测试所需的各功能板，这样做既费时间，又浪费资源。因为主板之间有些功能是类似的，例如通信功能，模拟功能，电压量测等，如果把这些功能系统化，做成统一的平台，对于测试仪的开发及测试程序的编辑及调试都有很大的帮助，大大提高了效率，同时方便了维护，也满足了缩短研发到生产时间的需求。

系统简介

经过仔细研究，我们采用LabVIEW 8.5作为开发测试程序环境，TestStand作为测试管理软件，采用PX-I-4072来测量待测板上的电压、电流、电阻、电感等．采用PXI-6541对芯片进行动态数字测试，采用PXI-6515进行普通I／O口测试，通过PXI-8430与自主研发的继电器板卡，模拟板卡及电源机箱等进行通信。有了NI公司这些功能板卡，帮助我们实现了功能测试的系统化。加上我们自主研发的继电器板卡，在测试过程中保证NI板卡不会受到意外操作导致的破坏。这样，一台完善的功能测试系统就完成了。

它的测试方式为：通过外接夹具，吸真空使测试针与PCB板上的测试点充分接触，对板上的各个元器件及各个功能进行测试。此系统可覆盖的测试包括：

1．器件部分：电阻、电容、电感等的虚焊、搭焊、错件，插件的漏插，芯片的功能等。

2．功能部分：电压、通讯功能、模拟功能、I／O口、数字端口等。

硬件部分开发

为了更全地覆盖待测板的功能，同时为了保护NI的功能板卡，我们自主设计了模拟板、继电器板和通信板。

此模拟板可以提供待测板四路模拟信号，来测试主板的模拟功能。

因为NI功能卡都是通过继电器卡来与测试仪接触，所以，当发生误操作有强电流通过时，只会把此通道上的继电器打坏，并不会损坏NI功能卡。而维修或更换继电器就相对简单方便得多。

此通信板可以将3组RS232信号变换成6组任意协议的信号，如RS485、TTL等。这块板的强大功能在于可以在同一个接口上输出不同协议的信号。这样大大降低了购买通信板卡的成本，也提高了系统的空间利用率。

这台测试系统的完成，大大简化了测试仪的制作，测试仪内只需要连线，不再需要各种功能板卡来模拟待测板的功能，对于测试仪的维护也更简单方便。同时，它还提高了测试覆盖率，不仅可覆盖待测板95％以上的功能，还可检测部分关键电阻、电容、电感等。对于集成度越来越高、测试点越来越少的待测板来说，测试覆盖率要继续保持90％以上不再是神话。

测试程序的开发

程序开发采用图形化的编程语言——LabVIEW。传统的功能测试仪是通过汇编语言在单片机里进行编程的。在调试时非常麻烦。而使用LabVIEW进行编程，能够以直观简便的编程方式、众多的源码级设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际生产中所需要的仪器系统创造了基础条件。同时结合开发的测试系统，大大缩短了编程与调试时间。LabVIEW还提供了良好的人机界面，简单易懂，使操作人员易于学习和操作。

Main Level(Man-Machine Interface)

该层采用State Machine架构，减少用户配置软件参数。所有State在Main VI中都加以有效的定义，测试方式采用自动测试，首先会读取被测对象的参数和配置，然后由测试软件判断测试项目，从而进行自动测试。

Test Level(Data Flow Control)

该层按照产品的各项功能，将每个功能拆开分别编写对应的标准TEST VI。然后由主程序来直接调用。这样可以提高各测试单元软件的编写效率，避免同一功能编写多种TESTVI。

Driver Level(Hardware Operation)

该层主要用于对底层硬件的直接驱动，避免在TEST VI中编写繁琐的板卡驱动程序，该驱动VI可以直接被TEST VI调用，可以在TEST VI中非常方便地使用板卡上的硬件资源。

测试软件