基于多MCU的自動測試診斷系統(tǒng)的設(shè)計

2.1.2 自檢程序設(shè)計

主從MCU的自檢是為了保證每個單片機都能正常工作，即USB和主MCU、主MCU和從MCU之間的通訊正常，并且保證每個單片機的RAM沒有損壞。

主MCU和從MCU之間的通訊是否正常的自檢是：先由主單片機向從單片機發(fā)一串?dāng)?shù)據(jù)，然后再由從單片機把接收到的數(shù)據(jù)發(fā)回主單片機，判斷兩串?dāng)?shù)據(jù)的個數(shù)和內(nèi)容是否一致，一致的話則說明通訊正常。同理，USB和主MCU之間通訊自檢的原理也是如此。

MCU的RAM自檢的原理是：對于每一個RAM的存儲單元，先把一個數(shù)據(jù)寫入該RAM的單元，然后再從該單元里讀出一個數(shù)據(jù)，判斷兩者是否一致，如果一致則說明該RAM單元沒有損壞。

2.1.3 通訊程序設(shè)計

系統(tǒng)的通訊程序包括：主MCU與USB之間的通訊程序、主MCU與從MCU之間的通訊程序以及從MCU對被檢測電路板的掃描程序。

主MCU和USB是通過USB的管腳D0~D7和主MCU的管腳P0.0~P0.7傳遞數(shù)據(jù)的?？刂浦饕峭ㄟ^USB的四個管腳： RXF、TXE、WR、/RD和主MCU的四個管腳：P1.4、P1.5、P1.6、P1.7進(jìn)行的。當(dāng)TXE為低且WR從0變?yōu)?時，數(shù)據(jù)寫入USB；當(dāng)RXF為低且/RD從1變?yōu)?時，數(shù)據(jù)從USB讀到主MCU。主MCU通過P1.4和P1.5對USB的RXF和TXE進(jìn)行判斷，然后通過P1.6和P1.7對USB的WR和/RD進(jìn)行控制傳遞數(shù)據(jù)。

主MCU與從MCU之間利用MCU的RxD和TxD端以全雙工UART串行模式進(jìn)行通信，串行通訊通過中斷實現(xiàn)，使用了幀錯誤檢測和自動地址識別功能。本系統(tǒng)的主MCU采用廣播通訊方式，由特殊寄存器SADEN 和SADDR邏輯或產(chǎn)生從機的廣播地址，利用地址自動識別功能，通過發(fā)送廣播地址，同時發(fā)命令與四個從MCU進(jìn)行通訊。當(dāng)主MCU只和單個從MCU通訊時，采用點點通訊方式，由SADEN和SADDR相與產(chǎn)生的特定地址來確認(rèn)哪些從機被選中與主機進(jìn)行通訊，不需要再進(jìn)行軟件查詢。

從MCU對被檢測電路板的掃描程序采用的是功能測試技術(shù)。為了檢測某一組合邏輯電路板是否存在故障，首先把該電路板插到診斷插槽上，由于每個輸出端口只是與該電路板所有端口中的幾個有邏輯關(guān)系，所以掃描程序只需對與某個輸出端口有邏輯關(guān)系的電路板的輸入端口進(jìn)行從全0到全1的電平激勵(比如有五個輸入端口，一共有25=32組激勵)。對于有邏輯關(guān)系的輸入超過七個以上時，由于工作量很大，不實行從全0到全1的激勵，而是從中選擇128組激勵進(jìn)行類似抽查的檢測，然后讀取輸出端口，把輸出結(jié)果傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)，和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的仿真結(jié)果進(jìn)行分析與比較，判斷是否一致，如果出現(xiàn)不一致的情況，則說明電路板存在故障。

2.2 應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計

安裝在計算機上的自動測試診斷系統(tǒng)軟件采用Visual C 6.0語言編程，其主要作用是使計算機向USB接口通信卡發(fā)送測試激勵數(shù)據(jù)、接收響應(yīng)數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)計算與分析等。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)診斷數(shù)據(jù)庫的軟件產(chǎn)生方法

建立標(biāo)準(zhǔn)診斷數(shù)據(jù)庫的目的是為了進(jìn)行自動故障定位。本系統(tǒng)可用兩種方法建立標(biāo)準(zhǔn)診斷數(shù)據(jù)庫：第一種方法是根據(jù)被測數(shù)字電路板的原理圖，在一些EDA軟件環(huán)境如Protel、Foudation、MaxplusⅡ中通過仿真功能生成標(biāo)準(zhǔn)診斷數(shù)據(jù)庫。第二種是測試功能正常的數(shù)字電路板，在特定的激勵下記錄該電路板的響應(yīng)數(shù)據(jù)，由軟件自動追加到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，作為今后測試該電路板的標(biāo)準(zhǔn)診斷數(shù)據(jù)庫。

由于本系統(tǒng)所要測試診斷的電路板端口數(shù)較多，采用第二種方法不但工作量非常大，而且還要確保所測數(shù)字電路板在測試過程中功能正常，因此本系統(tǒng)采用第一種方法。考慮到所測的電路板為組合邏輯數(shù)字電路板，所以本系統(tǒng)采用Xilinx公司的Foundation F3.1i軟件環(huán)境，在原理圖編輯器(Schematic Editor)中輸入被測數(shù)字電路板的原理圖，然后在功能仿真器(Functional Simulation)的Script Editor中利用軟件自帶的仿真命令自動生成標(biāo)準(zhǔn)診斷數(shù)據(jù)文件，再由應(yīng)用系統(tǒng)軟件將數(shù)據(jù)導(dǎo)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

目前一般的自動測試診斷系統(tǒng)通常是在標(biāo)準(zhǔn)的測控總線或儀器總線(CAMAC、GPIB、VXI、PXI、CAN等)的基礎(chǔ)上組建而成的，其成本較高、體積龐大、操作復(fù)雜，在測試過程中顯得非常不方便，難以滿足現(xiàn)代科技工作者的需要。本文介紹的自動測試診斷系統(tǒng)是以五片P89C668單片機為核心組成故障診斷平臺，采用基于FT245BM USB芯片的通信卡實現(xiàn)計算機與測試診斷平臺的通信。該系統(tǒng)的便攜式結(jié)構(gòu)特別適合于現(xiàn)場測試，具有成本低、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、自動化程度高等優(yōu)點；系統(tǒng)的操作比較簡單，只要掌握計算機的一般操作，具有一定的數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)，能夠看懂一般的數(shù)字電路原理圖，經(jīng)過簡單的技術(shù)培訓(xùn)，詳細(xì)閱讀并理解本系統(tǒng)的使用說明后就可以進(jìn)行操作；系統(tǒng)硬件模塊的標(biāo)準(zhǔn)化和軟件模塊的可復(fù)用性使系統(tǒng)具有很強的擴展能力。目前該測試診斷系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，效果良好，完全達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目的。