CN108958821A - 一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法 - Google Patents

一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法 Download PDF

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冯晓东
李二文
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Abstract

本发明公开了一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,该方法基于对生产测试用仪表功能的逻辑分层和模块化设计,将实现特定测试所需要的仪表功能分散分布于各个模块中,同时采用大规模的可编程器件对于仪表分布在除信号调理层外的各层的功能都可以重新设置,从而达成了在生产测试环境下,通过调用可配置仪表设计库中的FPGA的设计IP和仪表的软件驱动,就可以重新设置测试***的功能的目的,实现了测试***的柔性。

Description

一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法
技术领域
本发明涉及电子产品生产测试领域,具体涉及一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法。
背景技术
用于电子产品测试的仪表从指针式模拟仪表开始,经过了数字台式仪表,板卡式虚拟仪表的发展阶段。台式仪表带有完备的人机交互操作面板,测试功能项目通常都比较多,动态范围大,测试精度高,因此可以很好地完成在实验室环境下,产品研发调试过程中的测试任务。
但是在生产测试环境下,为了测试一款电子产品,可能需要多个测试仪表来协作完成产品生产测试任务,使用传统的台式仪表来构建测试***有以下一些缺陷
(1)体积大,每台台式仪表都有机箱,电源,和面板,多台台式仪表通常都需要巨大的机柜来容纳。
(2)成本高,资源浪费,仪表可能有多项功能,但是生产测试中可能只用到其中的几项,大部分的仪表功能包括以仪表的物理面板都没有用到,这造成了巨大的浪费。
(3)测试***没有通用性,如果有两个产品,其中一个有一项测试需要用到不同的仪表,则整个测试***就需要重新搭建。
以NI为代表的板卡式虚拟仪表的方案,其不需要为仪表开发面板,所有的仪表都插在机箱内,也在一定程度上减少了体积,但是机箱板卡式的解决方案有以下问题:
(1)如果采用的板卡是数据采集卡(DAQ),则用户需要自己开发设计信号调理电路,比如要测试一个电流值,用户必须要设计将电流转化为电压的取样电路,这为使用者带来许多额外的工作量,而且用户设计的信号调理模块的性能也难以控制,最终测试***的性能指标难以保证。
(2)如果采用的板卡是仪表卡,由于受限于标准机箱的尺寸,供电和电磁环境,仪表的性能指标如精度和动态范围难以做到台式仪表的程度。
由于上述缺陷,采用板卡式机箱解决方案时,***的性能指标难以做到和台式仪表相同的程度,同时当待测产品发生变化是,板卡式的解决方案也和台式仪表一样有不能通用的问题。
随着5G标准的部署,世界将会进入到一个万物互联的时代,数以千亿级的物件将会通过其内部的电子终端部件接入到物联网,这意味着一个巨量的有物联网接入的终端电子产品生产时代的到来,这给未来电子工厂的生产测试带来挑战,具体为:
(1)产品需要以无线的方式接入网络,因此需要做射频的符合性测试;因为产品不同,射频测试的频点带宽和基带信号的变化会很大。
(2)产品输入端口信号来自各种各样的传感器,输出端口去控制各种类型的执行器,因此需要测试***需要接受的响应信号和需要产生的激励信号的类型也是非常丰富的,同时支持的通信协议的种类也会很多。
(3)万物互联,产品的种类会很多。因此一条生产线生产多种产品,不断换线应该是常态,这就要求测试***需要有通用性,既一套***可以用来测试多种产品。
(4)除少数个人消费电子产品如手机,AR,VR终端价值较高外,绝大部分产品产品价值都很低。相应的要求测试设备的成本也要低。
综合来讲,未来用于物联网产品的生产测试的***要求是在射频端能够覆盖到5G的全空口频段,在低频段要能够测试丰富的信号种类,要在协议上由巨大的灵活性,要有通用性以测试不同的产品,同时要求要低成本。
在产线的测试成本中,测试成本不仅包括设备购置成本,还有使用和维护成本。如果能做到测试***能够通用则会有效地降低单件的测试成本,因为设备利用率提高,同时降低了产品换线的时间,提高了产线的利用率。
而目前基于专门的台式或者板卡式仪表来构建的测试***其通用性都是有限的。为了适应未来物联网产品生产的测试要求,必须要研究提高测试***在测试不同产品时的通用性,既测试***的柔性。
如果我们来分析一个标准的测试***的功能,可以发现其功能可以从上到下有四层:
(1)人机交互界面功能用于测试结果显示和测试过程操作,既传统的面板功能。
(2)响应数据的运算处理,激励数据的产生,测试过程的实时控制。
(3)激励数据到激励信号的转化,响应信号的采样和数据预处理;对于模拟信号而言,也就是AD/DA功能。
(4)信号调理功能,需要对待测信号进行物理量的转换,如光电转换,电流电压转换。
对于传统的台式仪表,其是将某一类测量的上述四种功能都封装在一个机箱内,并设计了较大的动态范围以适应各种测试的应用,比如将电流和电压测试应用组合在一起形成一个DMM表,电路测试能力能够从微安级到安培级。和台式测试仪表机相比,NI的机箱式DAQ方案将仪表的面板功能虚拟化,但是其在信号调理层没有解决方案,而且测试***的运算能力也受到PCI、PXI机箱的各种限制。
因此,我们设计一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,实现测试***在生产测试环境下的通用性。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,通过采用大规模可编程器件,对用于实现特定测试的仪表功能进行逻辑分层和模块化分布设计以及软件驱动封装,以实现通过软件来定义生产测试***的功能,测试***硬件资源能够被重复利用的低成本柔性测试***设计的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,包括:
硬件实现功能层面对用于测试的仪表功能进行分层的方法,测试仪表硬件资源在逻辑上分为显示控制层、数据处理和功能控制层、数据输入输出和信号转化层和信号调理层;
其中,所述显示控制层用于测试结果的显示和人机交互操作;
所述数据处理和功能控制层用于实现对于测量的激励数据产生和响应的数据分析测量,以及测试过程的控制;
所述数据输入、输出和信号转化层用于输出的激励信号从数据到信号的转化和输入的响应信号的采样及响应信号数据的预处理;
所述信号调理层用于对激励或者相应信号进行调理以便于数据输入、输出和信号转化层进行处理;
电子产品完成某一项特定测试的仪表功能分布在各个层中,由各层的设计功能中的一部分功能组合在一起,实现针对某一类测试的完整的仪表功能;
硬件实现物理层面将仪表的各功能层次的逻辑分布在各个物理模块上的模块化方法,包括上位机、内部设置FPGA的核心运算和配置模块、软件无线电收发模块、模拟AD/DA模块和信号调理模块;
其中,上位机完成所述显示控制层的功能,核心运算和配置模块完成数据控制和功能控制层的功能,所述核心运算和配置模块接收上位机传来的指令或测试程序,并控制协调软件无线电收发模块、模拟AD/DA模块和信号调理模块实现测试任务,用于非工业标准协议的数字信号测试的激励和相应也由核心运算和配置模块来完成,而且根据测试任务的不同,核心运算和配置模块中的FPGA设计和相应的驱动代码可以被重新配置和加载;软件无线电收发模块完成频射段数据输入、输出和信号转化功能;核心运算和配置模块通过高速通信总线连接到上位机,软件无线电模块和AD/DA模块会根据数据带宽不同采用高速串行总线或者并行数据总线连接到核心运算模块和配置模块;对应于不同信号的及应用场景有不同的信号调理模块,这些信号调理模块通过标准串行总线连接到核心计算和配置模块;
采用大规模的可编程器件以实现对模块间的接口方式和模块内数据处理算法根据具体的测试需求进行再载入的方法,所述核心运算和配置模块有足够容量的FPGA来容纳各种不同测试需求下的设计逻辑,所述软件无线电收发模块和AD/DA模块的控制接口单元也采用FPGA,使用者可以根据测试需求来重新设计FPGA内的逻辑,并下载到FPGA内,从而改变模块间接口的协议和模块内的数据处理的算法;
在软件上采用嵌入式***和将特定测试任务相关的硬件资源的功能操作接口封装为驱动的方法,其中,嵌入式***为在核心的运算和配置模块上运行的是嵌入式的操作***;特定测试任务相关的硬件资源为实现某一类测试任务的特定的硬件设计,包括FPGA内数据产生和数据接收处理电路,与AD/DA 模块的接口电路,软件无线电收发模块的接口电路,信号调理模块的接口电路,FPGA和待测品的直接接口电路;所述将特定测试任务相关的硬件资源应用功能接口封装为驱动的方法是指实现硬件设计功能的操控操作都是通过硬件的寄存器读写来完成的,在逻辑上将硬件完成特定测试任务的功能抽象为一种工具方法,并为此工具方法实现功能所需要的基于寄存器的操作编写代码,并将这些代码封装为嵌入式操作***下的仪表的驱动;
在基于前述软硬件方法构成的软硬件平台基础上,针对用于电子产品的生产测试的需求,构建用于不同测试任务的可重载仪表的设计库,通过软件再定义***配置的方式实现可扩展的柔性测试***的方法;其中,可重载仪表的设计库指基于核心的运算和配置模块的软硬件架构,所开发的实现各种特定测试功能的FPGA硬件设计IP和对应的运行在嵌入式操作***上的软件驱动,以及软件无线电收发模块和AD/DA模块的设计IP;这种运行在核心运算和配置模块上的软硬件设计在其他模块如软件无线电收发模块、AD/DA 模块或信号调理模块的配合下就可以实现特定测试功能,故而这些设计可以认为是实现特定测试任务的仪表;在FPGA和核心运算配置模块的程序内存的容量的约束下,核心运算和配置模块的FPGA和程序存储体可以配置多种仪表的IP和驱动,既一个***可以实现多种仪表的测试功能,而每种仪表的功能又是分布在各个模块中,多个仪表功能可以共享同一模块下同一个硬件资源;所述通过软件再定义***配置的方式实现柔性测试***的方式是指上位机可以通过***配置文件来定义***配置并重新编译,并将特定仪表的IP下载到核心运算配置模块的FPGA,将仪表的驱动下载到核心运算配置模块的本地永久存储体中;当核心运算和配置模块中下载了多个仪表的IP和驱动时,配合上AD/DA 模块,外接的软件无线电收发模块,以及信号调理模块就构成了一个测试***,而这个测试***的功能可以被上位机更据测试任务的不同通过重新加载的方式来重新定义,实现***的柔性;所述可扩展的测试***是指测试***以核心的运算和配置模块来作为***和核心来构建,而多个测试***的核心运算和配置模块可以通过扩展的总线连接起来,实现***之间的数据的分享和事件的同步,而且这多个***可以共享一个上位机,实现了***测试能力的扩展。
作为优选,所述数据处理和功能控制层由FPGA和CPU实现。
作为优选,所述信号调理模块采用MCU和***电路来构建,通过标准串行总线12C或者IEE488连接到核心运算和配置模块。
作为优选,所述信号调理模块之间通过信号总线连接,通信协议为标准协议或自定义的并行协议。
作为优选,所述核心运算和配置模块采用Z7000的SOC芯片。
作为优选,所述Z7000通过USB或者以太网口和上位机相互通信,Z7000芯片自带的模拟通道和标准通信总线经缓冲隔离保护电路后通过端子引出;Z7000片内的FPGA可用的IO经隔离电路后也通过高性能端子开放给用户,用于实时性要求较高的数字测试或者测试控制。
作为优选,所述软件无线电收发模块采用高中频,中频和基带间采用数字上下变频,该模块内有DSP用于基带数据的调制和解调,AD/DA模块采用多通道不同带宽。
有益效果在于:本发明是基于对生产测试用仪表功能的逻辑分层和模块化设计,将实现特定测试所需要的仪表功能分散分布于各个模块中,同时采用大规模的可编程器件对于仪表分布在除信号调理层外的各层的功能都可以重新设置,从而达成了在生产测试环境下,通过调用可配置仪表设计库中的FPGA的设计IP和仪表的软件驱动,就可以重新设置测试***的功能的目的,实现了测试***的柔性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的模块组成连接框图。
附图标记说明如下:
1、上位机;2、核心运算和配置模块;3、AD/DA模块;4、软件无线电收发模块;5、USB或以太网口;6、信号调理模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
参见图1所示,本发明提供了一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,包括:
硬件实现功能层面对用于测试的仪表功能进行分层的方法,测试仪表硬件资源在逻辑上分为显示控制层、数据处理和功能控制层、数据输入输出和信号转化层和信号调理层;
其中,所述显示控制层用于测试结果的显示和人机交互操作;
所述数据处理和功能控制层用于实现对于测量的激励数据产生和响应的数据分析测量,以及测试过程的控制;
所述数据输入、输出和信号转化层用于输出的激励信号从数据到信号的转化和输入的响应信号的采样及响应信号数据的预处理;
所述信号调理层用于对激励或者相应信号进行调理以便于数据输入、输出和信号转化层进行处理;
电子产品完成某一项特定测试的仪表功能分布在各个层中,由各层的设计功能中的一部分功能组合在一起,实现针对某一类测试的完整的仪表功能;
硬件实现物理层面将仪表的各功能层次的逻辑分布在各个物理模块上的模块化方法,包括上位机、内部设置FPGA的核心运算和配置模块、软件无线电收发模块、模拟AD/DA模块和信号调理模块;
其中,上位机完成所述显示控制层的功能,核心运算和配置模块完成数据控制和功能控制层的功能,所述核心运算和配置模块接收上位机传来的指令或测试程序,并控制协调软件无线电收发模块、模拟AD/DA模块和信号调理模块实现测试任务,用于非工业标准协议的数字信号测试的激励和相应也由核心运算和配置模块来完成,而且根据测试任务的不同,核心运算和配置模块中的FPGA设计和相应的驱动代码可以被重新配置和加载;软件无线电收发模块完成频射段数据输入、输出和信号转化功能;核心运算和配置模块通过高速通信总线连接到上位机,软件无线电模块和AD/DA模块会根据数据带宽不同采用高速串行总线或者并行数据总线连接到核心运算模块和配置模块;对应于不同信号的及应用场景有不同的信号调理模块,这些信号调理模块通过标准串行总线连接到核心计算和配置模块;
采用大规模的可编程器件以实现对模块间的接口方式和模块内数据处理算法根据具体的测试需求进行再载入的方法,所述核心运算和配置模块有足够容量的FPGA来容纳各种不同测试需求下的设计逻辑,所述软件无线电收发模块和AD/DA模块的控制接口单元也采用FPGA,使用者可以根据测试需求来重新设计FPGA内的逻辑,并下载到FPGA内,从而改变模块间接口的协议和模块内的数据处理的算法;
在软件上采用嵌入式***和将特定测试任务相关的硬件资源的功能操作接口封装为驱动的方法,其中,嵌入式***为在核心的运算和配置模块上运行的是嵌入式的操作***;特定测试任务相关的硬件资源为实现某一类测试任务的特定的硬件设计,包括FPGA内数据产生和数据接收处理电路,与AD/DA 模块的接口电路,软件无线电收发模块的接口电路,信号调理模块的接口电路,FPGA和待测品的直接接口电路;所述将特定测试任务相关的硬件资源应用功能接口封装为驱动的方法是指实现硬件设计功能的操控操作都是通过硬件的寄存器读写来完成的,在逻辑上将硬件完成特定测试任务的功能抽象为一种工具方法,并为此工具方法实现功能所需要的基于寄存器的操作编写代码,并将这些代码封装为嵌入式操作***下的仪表的驱动;
在基于前述软硬件方法构成的软硬件平台基础上,针对用于电子产品的生产测试的需求,构建用于不同测试任务的可重载仪表的设计库,通过软件再定义***配置的方式实现可扩展的柔性测试***的方法;其中,可重载仪表的设计库指基于核心的运算和配置模块的软硬件架构,所开发的实现各种特定测试功能的FPGA硬件设计IP和对应的运行在嵌入式操作***上的软件驱动,以及软件无线电收发模块和AD/DA模块的设计IP;这种运行在核心运算和配置模块上的软硬件设计在其他模块如软件无线电收发模块、AD/DA 模块或信号调理模块的配合下就可以实现特定测试功能,故而这些设计可以认为是实现特定测试任务的仪表;在FPGA和核心运算配置模块的程序内存的容量的约束下,核心运算和配置模块的FPGA和程序存储体可以配置多种仪表的IP和驱动,既一个***可以实现多种仪表的测试功能,而每种仪表的功能又是分布在各个模块中,多个仪表功能可以共享同一模块下同一个硬件资源;所述通过软件再定义***配置的方式实现柔性测试***的方式是指上位机可以通过***配置文件来定义***配置并重新编译,并将特定仪表的IP下载到核心运算配置模块的FPGA,将仪表的驱动下载到核心运算配置模块的本地永久存储体中;当核心运算和配置模块中下载了多个仪表的IP和驱动时,配合上AD/DA 模块,外接的软件无线电收发模块,以及信号调理模块就构成了一个测试***,而这个测试***的功能可以被上位机更据测试任务的不同通过重新加载的方式来重新定义,实现***的柔性;所述可扩展的测试***是指测试***以核心的运算和配置模块来作为***和核心来构建,而多个测试***的核心运算和配置模块可以通过扩展的总线连接起来,实现***之间的数据的分享和事件的同步,而且这多个***可以共享一个上位机,实现了***测试能力的扩展。
所述数据处理和功能控制层由FPGA和CPU实现。
所述软件无线电收发模块采用高中频,中频和基带间采用数字上下变频,该模块内有DSP用于基带数据的调制和解调,AD/DA模块采用多通道不同带宽。
所述信号调理模块采用MCU和***电路来构建,通过标准串行总线12C或者IEE488连接到核心运算和配置模块。
所述信号调理模块之间通过信号总线连接,通信协议为标准协议或自定义的并行协议。
需要说明的是,所述测试***是指为实现特定的测试任务的软件和硬件资源的组合,通常包括计算机,仪表,操作***,仪表驱动和测试应用程序;所述电子产品的生产测试是指在电子产品的制造过程中,对于电子半成品或者成品的功能进行验证的测试,通常实现的方式是使用测试夹具,通过边缘连接器或者测试点施加激励信号,观测待测品的响应来判定产品的功能是否正常;所述柔性测试***是指,不用更换或者很少更换测试***的测试仪表类硬件模块,只需要更换测试夹具,通过软件定义测试***软硬件资源配置的方法实现测试***仪表功能的重新配置,从而实现***测试任务的切换,达到用同样的一套测试硬件资源测试不同产品的目的。
作为优选的实施例,所述核心运算和配置模块采用Z7000的SOC芯片。
Z7000是一款将ARM运算架构和FPGA融合为一体的SOC, 其提供了FPGA和CPU之间的片内无缝连接,可以实现高性能的运算和控制。核心运算和配置模块已Z7000为核心来构建,Z7000上可以运行Linux 嵌入式***,Z7000其通过USB或者以太网口和上位机相互通信,Z7000芯片自带的模拟通道和标准通信总线经缓冲隔离保护电路后通过端子引出;Z7000片内的FPGA 可用的IO经隔离电路后也通过高性能端子开放给用户,主要用于实时性要求较高的数字测试或者测试控制,比如视频数字端口的测试;模块除了片内FPGA外,还有扩展FPGA,扩展FPGA和ARM和之间通过高速总线相连接,扩展FPGA的IO经过缓冲后引出到高密度端子上,根据应用的不同,扩展的FPGA可以被配置为高速的数据协处理器,或者是丰富的控制和通信接口,用以链接控制软件无线电收发模块,AD/DA模块以至一些复杂的信号调理模块;当然扩展FPGA也可以被配置为数据处理和通信控制接口两者兼而有之。
软件无线电收发模块根据待测产品无线信道工作频点不同分为6G以下,30 G,和80G三种型号,模块采用高中频的方案,中频和基带间采用数字上下变频;模块内有DSP用于基带数据的调制和解调。FPGA用于和核心的运算配置模块之间的接口,和数据流的高速处理。
AD/DA模块用于扩展***的模拟信号能力以弥补Z7000本身自带的模拟通道能力的不足,AD/DA模块上资源如下:
(1)FPGA用于数据的处理,通道和AD/DA的控制和与核心的运算及配置模块的通信。
(2)DSP芯片以增强模块的数据的处理能力。
ADC通道总计有84个通道:
a. 2M 速率16 Bit ADC 两片,每片前端1:16 多选开关
b. 20 M速率16 bit ADC 4 片,每片前端1:8 多选开关
b. 125M 12 bit ADC 两片,前端1:8 多选开关
c. 500 M 8 bit ADC 一片,前端1:4 多选开关
DAC 通道有48个
a. 16 通道 16 bit 精密直流DAC
b. 16 通道 16 bit 200K SPS DAC
c. 16 通道 16 bit 1.5M SPS DAC
d. 16 通道 14 bit 125 M SPS DAC
在AD/DA模块上有足够的ADC和DAC的通道资源,同时有可扩展的DRAM卡槽用于扩展内存空间。同时板上也有可选的DSP芯片以增强模块的数据的处理能力。
信号调理模块采用低成本的MCU来构建,通常利用MCU的片内Flash及自带的AD/DA就可以全部完成全部功能。信号调理模块输入输出接口转换有下面三种形式
1)从模拟到模拟,此种情况对应于测试信号带宽比较宽或者精度要求比较高的情况,MCU用于控制信号的切换和前级的信号的放大倍数。
2)从模拟到数字,此时使用MCU上ADC或者DAC,一些简单的测量可由模块在本地完成,并将结果通过总线上报。
3)从数字到数字,主要是起到信号电平转换和信号切换的作用。
由于本实施例的核心运算和配置模块,软件无线电收发模块,AD/DA模块都有FPGA,因此它们的功能以及彼此间的通信协议都可以被重新定义,而低成本的信号调理模块由于安装在测试夹具内,当生产线生产产品种类发生变化而换线时,测试夹具一般需要更换,此时只需要根据新的夹具内信号调理模块的类型,重新配置信号取样或者输出的通道, 以及信号的处理算法,包括FPGA的IP和Linux下的驱动,就可以达成通过软件的在定义重构测试***功能的目的,实现测试***的柔性。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,其特征在于,包括:
硬件实现功能层面对用于测试的仪表功能进行分层的方法,测试仪表硬件资源在逻辑上分为显示控制层、数据处理和功能控制层、数据输入输出和信号转化层和信号调理层;
其中,所述显示控制层用于测试结果的显示和人机交互操作;
所述数据处理和功能控制层用于实现对于测量的激励数据产生和响应的数据分析测量,以及测试过程的控制;
所述数据输入、输出和信号转化层用于输出的激励信号从数据到信号的转化和输入的响应信号的采样及响应信号数据的预处理;
所述信号调理层用于对激励或者相应信号进行调理以便于数据输入、输出和信号转化层进行处理;
电子产品完成某一项特定测试的仪表功能分布在各个层中,由各层的设计功能中的一部分功能组合在一起,实现针对某一类测试的完整的仪表功能;
硬件实现物理层面将仪表的各功能层次的逻辑分布在各个物理模块上的模块化方法,包括上位机、内部设置FPGA的核心运算和配置模块、软件无线电收发模块、模拟AD/DA模块和信号调理模块;
其中,上位机完成所述显示控制层的功能,核心运算和配置模块完成数据控制和功能控制层的功能,所述核心运算和配置模块接收上位机传来的指令或测试程序,并控制协调软件无线电收发模块、模拟AD/DA模块和信号调理模块实现测试任务,用于非工业标准协议的数字信号测试的激励和相应也由核心运算和配置模块来完成,而且根据测试任务的不同,核心运算和配置模块中的FPGA设计和相应的驱动代码可以被重新配置和加载;软件无线电收发模块完成频射段数据输入、输出和信号转化功能;核心运算和配置模块通过高速通信总线连接到上位机,软件无线电模块和AD/DA模块会根据数据带宽不同采用高速串行总线或者并行数据总线连接到核心运算模块和配置模块;对应于不同信号的及应用场景有不同的信号调理模块,这些信号调理模块通过标准串行总线连接到核心计算和配置模块;
采用大规模的可编程器件以实现对模块间的接口方式和模块内数据处理算法根据具体的测试需求进行再载入的方法,所述核心运算和配置模块有足够容量的FPGA来容纳各种不同测试需求下的设计逻辑,所述软件无线电收发模块和AD/DA模块的控制接口单元也采用FPGA,使用者可以根据测试需求来重新设计FPGA内的逻辑,并下载到FPGA内,从而改变模块间接口的协议和模块内的数据处理的算法;
在软件上采用嵌入式***和将特定测试任务相关的硬件资源的功能操作接口封装为驱动的方法,其中,嵌入式***为在核心的运算和配置模块上运行的是嵌入式的操作***;特定测试任务相关的硬件资源为实现某一类测试任务的特定的硬件设计,包括FPGA内数据产生和数据接收处理电路,与AD/DA 模块的接口电路,软件无线电收发模块的接口电路,信号调理模块的接口电路,FPGA和待测品的直接接口电路;所述将特定测试任务相关的硬件资源应用功能接口封装为驱动的方法是指实现硬件设计功能的操控操作都是通过硬件的寄存器读写来完成的,在逻辑上将硬件完成特定测试任务的功能抽象为一种工具方法,并为此工具方法实现功能所需要的基于寄存器的操作编写代码,并将这些代码封装为嵌入式操作***下的仪表的驱动;
在基于前述软硬件方法构成的软硬件平台基础上,针对用于电子产品的生产测试的需求,构建用于不同测试任务的可重载仪表的设计库,通过软件再定义***配置的方式实现可扩展的柔性测试***的方法;其中,可重载仪表的设计库指基于核心的运算和配置模块的软硬件架构,所开发的实现各种特定测试功能的FPGA硬件设计IP和对应的运行在嵌入式操作***上的软件驱动,以及软件无线电收发模块和AD/DA模块的设计IP;这种运行在核心运算和配置模块上的软硬件设计在其他模块如软件无线电收发模块、AD/DA 模块或信号调理模块的配合下就可以实现特定测试功能,故而这些设计可以认为是实现特定测试任务的仪表;在FPGA和核心运算配置模块的程序内存的容量的约束下,核心运算和配置模块的FPGA和程序存储体可以配置多种仪表的IP和驱动,既一个***可以实现多种仪表的测试功能,而每种仪表的功能又是分布在各个模块中,多个仪表功能可以共享同一模块下同一个硬件资源;所述通过软件再定义***配置的方式实现柔性测试***的方式是指上位机可以通过***配置文件来定义***配置并重新编译,并将特定仪表的IP下载到核心运算配置模块的FPGA,将仪表的驱动下载到核心运算配置模块的本地永久存储体中;当核心运算和配置模块中下载了多个仪表的IP和驱动时,配合上AD/DA 模块,外接的软件无线电收发模块,以及信号调理模块就构成了一个测试***,而这个测试***的功能可以被上位机更据测试任务的不同通过重新加载的方式来重新定义,实现***的柔性;所述可扩展的测试***是指测试***以核心的运算和配置模块来作为***和核心来构建,而多个测试***的核心运算和配置模块可以通过扩展的总线连接起来,实现***之间的数据的分享和事件的同步,而且这多个***可以共享一个上位机,实现了***测试能力的扩展。
2.根据权利要求1所述一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,其特征在于,所述数据处理和功能控制层由FPGA和CPU实现。
3.根据权利要求1所述一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,其特征在于,所述信号调理模块采用MCU和***电路来构建,通过标准串行总线12C或者IEE488连接到核心运算和配置模块。
4.根据权利要求3所述一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,其特征在于,所述信号调理模块之间通过信号总线连接,通信协议为标准协议或自定义的并行协议。
5.根据权利要求1所述一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,其特征在于,所述核心运算和配置模块采用Z7000的SOC芯片。
6.根据权利要求5所述一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,其特征在于,所述Z7000通过USB或者以太网口和上位机相互通信,Z7000芯片自带的模拟通道和标准通信总线经缓冲隔离保护电路后通过端子引出;Z7000片内的FPGA可用的IO经隔离电路后也通过高性能端子开放给用户,用于实时性要求较高的数字测试或者测试控制。
7.根据权利要求1所述一种用于电子产品生产测试的柔性测试***的实现方法,其特征在于,所述软件无线电收发模块采用高中频,中频和基带间采用数字上下变频,该模块内有DSP用于基带数据的调制和解调,AD/DA模块采用多通道不同带宽。
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