基于MCU的测试系统

1 概述

随着IT产业和通信技术、电子技术、计算机技术的高速发展，大量的生产装备和产品的电子化、数字化、自动化、智能化的程度越来越高，与之配套的电子测量设备必须适应这种形势。因此，综合测量技术、电子技术、自动化技术和计算机技术于一体的自动测试系统发展日益完善，在一些高度电子化产品、航空航天和军用武器装备中以及工业自动化、通信、光学、能源等诸多领域中得到了广泛应用。

一般意义的自动测试系统是指采用计算机控制，能实现自动化测试的系统。这类系统通常是在标准的测控总线或仪器总线(CAMAC、GPIB、VXI、PXI、CAN等)的基础上组建而成的。目前，通用串行总线(Universal Serial Bus，即USB)以其方便的即插即用和热插拔特性及较高的传输速率，成为PC机领域广为应用的外设连接规范。本文介绍的自动测试诊断系统是以五片P89C668单片机为核心组成故障诊断平台，采用基于FT245BM USB芯片的通信卡建立计算机与测试诊断平台通信的桥梁，使其能对需要检测的组合逻辑数字电路板进行测试，并可以根据标准诊断数据库对产生故障的电路板进行自动故障定位。目前该系统能够对多种不含有不受控制的部件如CPU、存储元件、晶振、阻容式单稳态等的数字电路板进行自动测试及故障诊断，可测试的电路板边缘连接器的最大引脚数为96个。

2 硬件结构

该测试诊断系统的硬件主要由以下部分组成：

·计算机

·USB通信电缆

·USB通信卡

·多MCU系统测试诊断平台

·微型开关电源

·散热风扇

·通道连接适配器板等

2.1 计算机

计算机的主要功能是通过USB接口控制测试诊断平台，进而完成测试平台系统自检、通道输入输出的定义、发送测试激励数据、接收响应数据、数据计算与分析等工作。

2.2 USB通信卡

USB通信卡是连接计算机与测试平台的桥梁。它的主要功能一方面是将计算机发送的控制命令、数据送到测试平台的主MCU，使测试平台完成各种测试任务；另一方面是将测试平台中多MCU系统的自检信息和测试结果送往计算机，以供计算机进行判断与分析。

USB通信卡是基于FTDI公司的FT8U245BM芯片组成的,具有数据传送速率高(达8Mbs)和即插即用等优点。

2.3 多MCU系统构成的测试平台

多MCU系统由一个主MCU和四个从MCU组成。所有的MCU均采用PHILIPS公司的P89C668单片机芯片，其内部有可ISPIAP编程的64KB Flash程序存储器和8KB RAM,每个机器周期可采用六个时钟周期，是传统单片机(80C51)的两倍。在其全双工增强型UART中具有帧错误检测和自动地址识别功能，另外还具有可编程的时钟输出功能及可编程的计数器阵列(PCA)等，是PHILIPS公司MCU家族中较为高端的产品。多MCU系统构成的测试平台如图1所示。

在本文设计的多MCU系统中，各个MCU的功能如下：

(1) 主机MCU的功能

负责与PC机的通信。通信采用目前流行的USB总线通讯方式，一方面接收来自于PC机的命令与数据，另一方面向PC机发送测试数据和自检信息。

解释来自PC机的命令，并向所有从机或者相应的从机发送。对来自PC机的数据进行分类，并发送给相应的从机。对自身的RAM进行自检。

负责与四个从机的通信。通信为多机主-从方式，利用MCU的RxD和TxD端以全双工UART串行模式进行通信，并使用帧错误检测和自动地址识别功能。

管理四个从机进行同步测试。主MCU利用P1口的低四位(P1.4、P1.5、P1.6、P1.7)向四个从机发送同步控制信号，使得多个从机在测试过程中能够保持同步性。

(2) 从机MCU1～MCU4的功能

通过RxD端口，以串行通信方式接收来自主MCU的与自己相关的命令和数据。

每个从机的24路IO端口P0.0～P0.7、P1.0～P1.7和P2.0～P2.7共计96路分别与测试通道Port1～Port96相连接。根据IO端口的设置情况，向定义的输出通道输出测试激励信号，从相应的输入通道读入测试结果并存入相应的RAM单元。

在被测试电路板的一个输出通道测试完毕后，将测试的结果发送到主MCU的RAM存储区，并由主MCU发往计算机。

负责自身数据存储区RAM的自检工作。当接收到主MCU的自检命令时，对自身的RAM进行自检，并将自检结果发送到主MCU。

2.4 测试通道适配接口卡

普通的被测数字电路板是不能直接插到测试平台的测试接口上的，需要有特制的测试通道适配接口卡才能进行连接。本系统提供的接口卡是96路通道的总线结构的接口卡，可与适用于本设计的数字电路板进行连接。如果要测试其它类型的数字电路板，则需要专门定做与其配套的测试通道适配接口卡。

3 软件设计

3.1 测试平台程序设计

本系统测试平台程序采用模块化设计，是基于Keil系统开发软件和TKS-668开发硬件，采