基于LabVIEW的数字电路板板级自动测试系统的研制

摘要
本课题是以西安瑞日电子发展有限公司的数字电路板板级自动测试系统项目为基
础，按照工艺要求设计并实现了基于ＬａｂＶＩＥＷ的数字电路板板级自动测试系统，满足了 对ＣＡＮ、ＩＢＥ、ＯＢＥ、ＥＦＣＳ、ＬＥＦ、ＡＩＮ、ＤＩＯ七块不同电路板的测试要求。在分析了
国内外电路板测试方法的基础上，设计了一种基于ＬａｂＶＩＥＷ、ＮＩ板卡、ＰＸＩ总线的数字
ｓａｔｉｓ母ｍｅ ｄｅｍａｎｄ
ｏｆ ｔｅｓｔｉｎｇ
ｓｅＶｅｎ
ｄｉ脏ｒｅｍ
ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＣＡＮ，ＩＢＥ，ＯＢＥ，ＥＦＣＳ，ＬＥＦ，
ＡＩＮ砒１ｄ ＤＩＯ．Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔｉｒ培ｍｅｔｈｏｄ ａｔ ｈｏｍｅ ａｌｌｄ ａｂｒｏａｄ，ａ ｔｅｓｔｉｎｇ
ｃｏｍｐａｎｙ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．
ｏｎ
ＬａｂＶＩＥＷ ｏｆ ＮＩ
Ａｓ ｔｏ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ，ａ１１ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａＳｅｄ ｂｏａｒｄ ａｎｄ ｒｅｌａｙ ｂｏａｒｄ ｃｏｎｌＩＩｌｕｌｌｉｃａｔｉｏｎ
ＰＸＩ ｂｕｓ，ＮＩ ｄａｔａ ａＣｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
品化推广应用，具有广阔的应用前景【４Ｊ。
传统的电路板测试系统，存在速度低、可靠性、可维护性、可持续开发性、可视性 差等问题，寻求一种简单、方便、快捷的电路板测试方法变得尤为重要，所以借助 ＬａｂＶＩＥＷ图形化编程语言的虚拟仪器技术实现电路板测试成为一种迫切的要求【５Ｊ。
１．２ ＬａｂＶ Ｉ
ＥＷ与测试系统
等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的 虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣【羽。
ＬａｂＶＩＥＷ所采用的图形化的程序语言，又称为“Ｇ，’语言。使用ＬａｂｖＩＥＷ编程时，
基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或流程图【１４１。它尽可能利用了技术人员、科
学位论文作者签名：
指 导 教 ｉｙ ．， 签 名
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１绪论
１绪论
１．１选题背景
随着科学技术的快速发展，特别是数字技术及各种超大规模集成电路的广泛应用， 电子装备尤其是军用电子装备结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越
高【ｌ】【２】。虽然电子系统的性能得到提高，但是对测试和维修保障也产生了测试流程复杂、 测试时间长、维修保障困难、维修费用高等诸多问题，这些问题严重影响了电子设备的
电路板板级自动测试系统，这种方法针对传统的测试方法速度低的问题，提出了应用速 度高达１３２Ｍｂｙｔｅ／ｓ的ＰＸＩ总线进行通讯的测试方案；针对传统的测试方法可靠性、可维 护性的问题，提出了应用ＮＩ高速稳定的板卡的测试方案；针对传统的测试方法可持续开 发性、可视性差的问题，提出了应用ＮＩ公司的创新型的可视化软件的ＬａｂＶＩＥＷ测试方案。 硬件方面，在分析了系统的被测对象的基础上，以ＰＸＩ总线、ＮＩ数据采集卡、继电
件的设计，包括底层设备驱动层、测试语句驱动层、故障定位层和测试子程序层四层软 件设计，通过调试，实现了硬件的配置和整个系统的所有测试功能；完成了测试界面可
视化的设计；通过对板卡底层驱动的编程及参数调整，实现了对基本的电压、电流、时
间等信号的测量要求；通过应用事件结构实现了五种模式进行电路板测试；通过应用
：
（ｓｉｇｎａｔｕ心）Ｓ ｈ逸纽型
（ｓｉｇｎａｔｕ ｒｅ）Ｅ生翌竺ｌ丛垒丝鱼垂协．
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
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ｓｕ功ｅｃｔ
ｉｓ ｍａｄｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｂａＣｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ａＩＩｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ
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ｈ砌ｗ２ｕｒｅ．
ｉＩｌｎｏｖａｔｉｖｅ锄ｄ
ｉｓ ｄｅｓｉｇＩｌｅｄ， ｖｉｓｉｂｌｅ ｔｌｌｅ
ｓｏ小硼ｒｅ，ｉｎ ｍｅ
ｃｏｍｐｉＩｉｎｇ ｅｎＶｉｒｏＩⅡｌｌｅｍ ｔｈｅ
ｓｏ孙ｖａｒｅ
ＬａｂＶＩＥＷ
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Ａｍｅｒｉｃ锄ＮＩ ｃｏｍｐａｎｙ，
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Ｌｏｃａｔｉｏｎ
Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
ＮＩ Ｂｏａｒｄ
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Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ
ＥＶｅｎｔ Ｓｔｍｃｔｕｒｅ
Ｔｈｅｓｉｓ
：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
姿料技大学
学位论文独创性说明
本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文巾不包含 其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学 或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂａＳｅｄ
ｏｎ
ＬａｂＶＩＥＷ，ＮＩ
ｂｏａｒｄ ａｎｄ ＰＸＩ ｂｕｓ．ＢａＳｅｄ
ｏｎ
ｔｌ：Ｉｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ
位狙ｉｔｉｏｒｍｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ
ｒａｐｉｄ ａＩ】ｌｄ ｓｔｅａｄｙ ｉｓ ｂａｄ ｉｎ ｓｏＲｗａｒｅ
ｎｏｔ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａＩｌｄ ｍａｉｎｔａｉｎａｂｌｅ，ａ ｎｅｗ ｔｅｓｔｉｎｇ
完好性和寿命周期ｐＪ。
电路板故障诊断技术，可以快速、准确地对电子系统是否异常进行判断，对于出现 的故障进行快速定位，并将故障隔离到最小可更换单元。在电子设备维护保障中应用现 代故障诊断技术，可以提高系统的可靠性、有效性，保障设备发挥最大设计能力，延长 使用寿命，降低寿命周期费用；通过检测监视、故障统计分析及性能评估等，为设备优 化设计提供数据和信息，因此研究电子设备尤其是电路板故障诊断技术，将研究成果产
学位论文作者签名：乙咖风伟日期：少，７、尔弓９
学位论文知识产权声明书
本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课 题冉撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 保密论文待解密后适用本声明。
ｏｎ
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ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂ够ｅｄ
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Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ，ａ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｉｌｌＩｌｏＶａｔｉＶｅ ａＩｌｄ Ｖｉｓｉｂｌｅ
ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔ０ ｕｓｅｒｓ’ｄｅｍａＩｌｄｓ．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｂｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｔ０ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ
ｔｔｌｅ ｅＶｅｎｔ ｓｔｍｃｎｌｒｅ，ｆｉＶｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ
ｃａＩｌ
ｔｅｃｌｕｌｏｌｏｇｙ ｏｆ ＡＣｔｉＶｅ Ｘ，ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｃａｎ ｂｅ ｐｒｅｓｅｒｖｅｄ ｉｎｔｏ Ｅｘｃｅｌ． Ｂｙ ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｌｌｅ丘ｅｌｄ，ｉｔ ｉｓ
Ｅｌｅｃ订ｏＩｌｉｃ ＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ．Ａｎ
ｄ适ｉｔａｌ
ｃｉｒｃｕｉｔ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ锄ｄ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｉｔ
ｃａｌｌ
ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｃｌｌｎｉｑｕｅ ｄｅｍａｎｄｓ，ａｌｌｄ
ｐｒａｃｔｉｃａｌ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｉＩｌ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ，ｉｔ ｉｓ ｐｒｏＶｅｄ ｄｅＶｉｃｅｓ，
ｔｈａｔ ｔｌｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ
ｃａｎ
ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅ币ｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
ｃｏｎｔｉ叫ｏｕｓ－ｃａｓｔ
ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｍｅ ｑｌ埝ｌｉ够ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｊｆ．ｅｃｔ ｉｓ ｓａｔｉｓｆ．ａｃｔｏｒ）ｒ．
西安科技大学 硕士学位论文 基于LabVIEW的数字电路板板级自动测试系统的研制 姓名：沈月伟 申请学位级别：硕士 专业：控制理论与控制工程 指导教师：侯媛彬 20090429
论文题目： 基于ＬａｂＶＩＥＷ的数字电路板板级自动测试系统的研制 专 业： 控制理论与控制工程 （签名） （签名）
硕士生： 沈月伟 指导教师： 侯媛彬
ｃａｎ
ｂｅ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔ：ｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ
ｃａｎ ｒｕｎ
ｓ协ｂｌｙ，ａｎｄ ａｌｌ ｔｈｅ
ｅＸｐｅｃｔｅｄ劬ｃｔｉｏｎｓ ｈａＶｅ ｂｅｅｎ ｒｅａｌｉｚｅｄ．ＴｈｅｒｅｆＩｏｒｅ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ
ｔｈｅ
ｉｄｅ嬲ｔｕｍ
ｏｕｔ ｔｏ ｂｅ
ｃａＩｌ
ｃｏｒｒｅｃｔ．Ｗｈａｔ’ｓ ｍｏｒｅ，ｂｙ
ｎｅ僦ｏｒｋ ｉｓ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ
ｏｂｊｅｃｔ
ｃｏｒｅ
ｏｆ ｏｆ
ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．１１１ ｔｌｌｅ ｓｙｓｔｅｍ，ＰＸＩ ｂｕｓ，ＮＩ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｂｏａｒｄ ａＩｌｄ ｒｅｌａｙ ｂｏａｒｄ ｉｓ ｍｅ ｃｏｎｔｒ０１．Ｉｌｌ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅｒｅ ｉｓ ａｎｄ
ＬａｂＶＩＥＷ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｖｉｒｔｌ浏ＩＩｌｓ们ｌｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）是美国国家仪器公司（Ｎａｔｉｏｎａｌ ＩＩｌｓｔｎｌｍｅｎｔ）的创新软件产品，是一种基于Ｇ语言（ＧＩ．ａｐｈｉｃｓ Ｌａｎｇｕａｇｅ，图形化的编程 语言）的测试系统软件，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标 准的数据采集和仪器控制软件【６】【７】。ＬａｂＶＩＥＷ集成了与满足ＧＰＩＢ、ｖＸＩ、ＲＳ．２３２和 ＲＳ．４８５协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用ＴＣＰ／ＩＰ、ＡｃｔｉｖｅＸ
器卡为核心，协助设计了一种基于ＰⅪ总线的通讯网络的自动测试系统，该系统中包括
ＰＸＩ总线、１８槽ＰＸＩ总线机箱、数据采集卡、继电器卡、零插拔力连接器等资源，应用这 些资源设计了本系统的主适配器、子适配器、电源产生等模块，能够满足系统数据采集
的需求。 软件方面，在美国ＮＩ公司的创新型可视化软件ＬａｂＶＩＥＷ ８．Ｏ编译环境下，进行了软
Ａｃｔｉｖｅ
Ｘ技术实现了把测试结果的保存到Ｅｘｃｅｌ中。
通过对设计的数字电路板板级自动测试系统安装及现场调试，表明该系统运行稳 定，能满足用户的各项要求；现场的实际应用表明，该测试系统极大地提高了电路板测
试的生产效率、稳定性，保证生产电路板质量具有积极的意义，取得了较好的结果。
关键词：ＬａｂｖｌＥｗ；自动测试系统；ＮＩ板卡；ＰＸＩ总线；故障定位；可视化；事件
ｔｈｅ缸ｌｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂｏｔｔｏｍ“Ｖｅ
ｃａｎ
ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｖｉｓｉｂｌｅ
ｔｅｓｔｉｎｇ舫ｎｔ ｐａＩｌｅｌ
ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｂｙ ｐｒｏ笋ａｍｍｉｎｇ ｔｌｌｅ
ｌａｙｅｒ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ
ａ由ｕｓｔｍｅｎｔ，ｔｌｌｅ ｂ嬲ｉｃ
Ｖｏｌｔａｇｅ，ｃｌｌｒｒｅｎｔ ａｎｄ 应用研究
Ｓｕｂｊｅｃｔ
：
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＤｉｇｉｔａＩ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｔ Ｂｏａ ｒｄ ＬｅｖｅＩ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＬａｂＶＩＥＷ
Ｓｐｅｃｉａｌ够
Ｎａｍｅ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｏｒ
：
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｈｅｎ Ｙｕｅｗｅｉ
ｓｏ ａ
ｌｏｔ ｏｆ
Ｉ砌ｗａｒｅ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ＰＸＩ ｂｕｓ，ｌ ８ ｓｌｏｔｓ ＰⅪｂｕｓ
ａｎｄ ｐｏ、ｖｅｒ ｐａｒｔ，ｗｈｉｃｈ
ｃｒａｔｅ，
ｏｎ．Ｔｈｅ
ｍａｉｎ－ａｄ印ｔｅｒ，ｓｕｂ—ａｄａｐｔｅｒＳ
ｃ锄ｓａｔｉｓ匆ｔｌｌｅ ｄｅｍ觚ｄ
ｏｆ
ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｉｍ ｔｈｅｓｅ Ａｓ ｆｏｒ ｔｈｅ