用于功能测试系统设计的系统元件方法

在开发功能测试系统时，对仪器、接口和软件有很多选择。良好的设计可使吞吐量最大、开发时间最短，也容易进一步升级。

最大吞吐量所涉及的问题比简单的选择快速仪器要多得多。最短开发时间超出选择最新软件的范围。为了使所设计的系统能够容纳更多的仪器，开关和DUT可不必完全重新设计，这需要更多的大机箱。在设计中采用系统元件有助于解决这些问题。

系统元件包括系统现成仪器，业内标准软件和业内标准I/O。系统现成仪器必须具有如下特性：

业内标准软件是现成可用的，并可用在任何地方。标准软件具有良好的支持网络。特别是Microsoft的Visual Studio.NET固件。

业内标准I/O由接口组成，这些接口具有公开的性能指标，广泛的接受性和普遍可用性。GPIB可达到目的正在快速地被Ethernet和USB替代。Fire Wire 仍然是一种有效的选择。它们都被公认为IEEE标准。

为了说明系统元件基设计的过程，下面以测试低频，中等引脚数，中等功率模件(这种模件通常用在汽车和航空/国防行业中)的设计为例加以说明。

设计

良好设计的第一步是设计一个既能满足现在需要又能满足将来护展的结构。为了有最大的灵活性，设计人员选择外部PC，而不是嵌入式PC。把具有业内标准接口的模块仪器和机架仪器进行混和。为了处理将来的需要，应留出20%的槽或富裕的机架空间用于较大的机架或附近的仪器。

为了避免把慢速开关放置在为高速仪器设计的卡机架中，应把开关放置在隔离的子系统。为了使导线长度和机架空间最小，把大量的互连放置在开关子系统的前部。为使开发时间最短，用带仪器扩展和标准基驱动器的Visual Studio.NET 开发应用。

一旦做出高级结构决定，则工程技术人员注意力集中在适于专门DUT的详细仪器要求，在本实例中，是在3个连接器上具有14引脚的一个电子调节模块。根据测试性能指标，需要下列仪器：

根据这些要求，测试系统框图示于图1，包括机架安装的任意波形/函数发生器和一个专门开关卡盒或开关盒。并且选择4槽VXI机架，这包括数字化仪、16通道DAC和高速DMM。在PC后面机架上放置一个RS-232-C基CAN接口。在调试期间用带面板的第2个DMM。

本系统具有4个GPIB仪器：电源、开关盒、示波器和DMM。增加一个USB/GPIB转换器。所以，对于GPIB接口不需要PC槽。选择Fire Wire来控制VXI仪器，这是因为它是快速的行业标准接口。

用交叉缆线连接任意波形/函数发生器到PC的LAN。增加一个接口或路由器，可使系统处理更多LAN基仪器。LAN为利用仪器内置服务器进行远程观察和编辑配置信息提供了机会。

有效地连接仪器

下一步是确定物理连接元件的最好方法，这种连接方法应能满足进一步扩展的要求。图2示出整个的开关子系统。

用短阵方法，工程技术人员可以连接任何仪器到任意DUT引脚，并容易增加仪器。除CAN总线外，到DUT的所有连接都是开关转换，这使得引脚间测量连接成为可能。

在这样复杂的装置中，地环路、寄生电流通路、短路、开路、信号损失和杂散电容是共同的问题。用下面的办法可解决这些问题。

任何测试工程技术人员应仔细考虑到DUT的大量互连或夹具系统。

对于小的DUT，采用简单的夹引线就足够了。但基于下列原因，增加一个接口板是合适的。第1，接口板为安装接口元件(如终端单元，保险丝和系统与DUT之间用户电子装置)提供一个物理配置。可以安装这些元件到接口结构或结构的架上。没有大量的互连，希望在另外地方放置这些元件。第2，用终端单元，在DUT改变时可容易地修改连线并在调试期间得到合适的测试连接。第3，用同一系统为不同的DUT提供一种快速和坚固改变连接的手段。

开关转换结构

对于给定的测试，必须在同一时间加上最大数量的测量或激励源，这决定最好的开关转换结构。选择4线总线，因为它允许用DMMC对DUT进行4线阻抗测量。

路由2个矩阵点，POT1和POT2地(图2)到DUT的同一引脚，其阻抗测量是非常精确的，因为远程测量位置是在DUT中。若不用2线，较低精度的4线欧姆测量仍然在继电器矩阵中是可能的。

很少必须有多于2个隔离仪器或4个单端仪器同时有效，因为电子模块通常包含一个时间执行一个功能的内置测试程序。然而，可增加第5条总线做为单端装置(如示波器或浮置装置的公共基准)。为此，可选5线测量总线。

在用矩阵时，可连接多信号源到同一引脚。重要的是这些信号源在一起不要意外短路。应小心地编写开关转换程序以消除短路的可能性或当断路发生时提供报警。

在用示波器时需要特别小心。示波器做为以地为基准的装置，需要连接星地到机壳。通过继电器处理此任务(见图2中的1a/1b)。

另外，示波器不能测量分档驱动，因为它是浮置H桥电路。它可测量相对于地的Mot+或Mot—，但不能测量MOT+到Mot—，所以，系统需要一个隔离的数字化仪。

尽管图2的测试系统适于16个通道，但图2只示出一个DAC通道连接到矩阵。一般情况是控制到总互连的所有DAC线，这样可以把它们连接到夹具中的不同DUT引脚。

这种方法不能灵活地编程连接DAC到任意引脚。若需要更多同时发生的DAC信号，而且希望永久地分配它们到DUT引脚，则可把同时发生的DAC信号馈入扩展矩阵。

利用驱动器

把很多的接口结合在一起会引起编程问题。运用带专门仪器库的Visual Studio.NET，控制程序可以容易地与各种类型的仪器进行通信。在VS.NET下运行的几种驱动器是现成的。

特别是，IVI(可互换虚拟仪器)开发集团开发的IVI-COM，这是基于Microsoft的Component Object Model (COM)标准基础上的。也需要由VXIp1ug & Play Systems Alliance 确定的控制器独立软件模块，这包括VXIplug&Play驱动器和VISA(Virtual Instrnment Software Architectrre)I/O库。用这些驱动器，工程师可以用高度独立的硬件来组成应用。

另外把VXIplug＆Play 和具有Microsoft的IntelliSense功能结合起来，在VS.NET环境下可容易做出最佳命令来获得符合所需速度、精度和灵敏度的最佳配置。运用IntelliSense，用户可写入仪器的符号名称(如MyHp34401)和小数点；然后，菜单呈现所有有用的仪器功能和描述。若功能需要任意参量，则这些参量可与其数据类型一起呈现。

在设计和开发环境，工程师要用图形和文字基语言开发测试。在制造中，标准是测试执行的依据，工程师可用图形和文字混合语言编写预写程序。具体实例是用Visual Basic 和Visual C++、VS.NET为测试和GUI开发提供广泛的支持环境。

结语

设计一个功能测试系统需要预先计划系统的灵活性、扩展性和速度。系统已有仪器、行业标准软件和行业标准I/O可把此过程连接成一个整体。