工装测试方案01---X86-3

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2 方案总体规划
2.1 规划原则
根据现状情况,针对需求,工装平台规划在规划上遵循以下基本原则: 1、 对外接口丰富,接口配置灵活; 2、 自动化集成度高,支持板卡的自动测试; 3、 通用性强,能够涵盖多种板卡的测试; 对外接口丰富,接口配置灵活的原则,要求工装对外有较为丰富的各种接口,包括电源、 通信、控制等接口;自动化集成,自动测试的原则,要求工装自身根据板卡的情况进行自动
图 13 VSIN 实现的方式
2.3.5.2 PWM
PWM 即脉宽调制信号源,该信号用于在某些板卡程序烧录时给板卡提供喂狗信号或模 拟除颤测试,工装测试平台预期设计 4 个 PWM 信号源,信号的频率在一定的范围内可调, 幅度为 3.3V 及 5.0V 各 2 个,信号的发生通过 FPGA 实现,在接口扩展板上进行规划,核心 控制板下发相关指令给接口扩展板时,可控制相应的 PWM 波输出。部分板卡在 PCBA 调试 时会先烧录测试程序,然后再烧录应用软件程序,为避免 PWM 看门狗信号与待测板卡 MCU 出来的喂狗信号冲突并实现自动化烧录的功能,PWM 波信号的输出必须由测试平台的 CPU 控制输出。PWM 发生器的控制实现流程如下图 14。
图 8 COM-LN 板卡
图 9 COM-LN 板卡详细配置
图 10 V8 一体化主板构成框图
2.3.5 接口扩展板
接 口 扩 展 板 主 要 实 现 各 种 通 信 接 口 的 扩 展 , 接 口 包 括 通 信 接 口 ( SPI/SDIO/UART/ USB/RS232/RS422/RS485/并口等)、显示接口(VGA/HDMI/DVI)、基本控制 IO 口(GPIO)、 常用激励信号接口(PWM/正弦等),这些接口均可用 FPGA 扩展实现,同时,为了便于对 各个端口的管理,FPGA 上需要上一个 ARM 的 IP 核,便于协调各端口及与核心控制板通信, 如下图 11 所示,板卡连接器及信号控制流向规划如下图 12,板卡通过 USB 及 UART 接口 与核心控制板通信。在接口扩展板上某些多余的通信端口可以安装 WIFI 板卡,实现工装平 台的无线通信进行联网。
图 19 串口设计规划
2.3.5.8 显示 显示接口板直接由核心控制板实现,通过接口扩展板转接,然后对外输出。显示接口设
计为工装测试平台对外输出,实现工装平台的人机交互,设计上预留 VGA、HDMI 显示接 口,通过标准的连接器直接对外输出,如下图 20 所示。
图 20 显示接口
2.3.5.9 网络 工装平台设计 2 个网络接口,一个由 FPGA 扩展实现,一个直接由核心控制板输出。
图 14 PWM 实现的方式
2.3.5.3 JTAG
JTAG 设计用于程序烧录,工装平台设计 2 个 JTAG 接口,该接口设计用于 MCU 程序 烧录,考虑到部分板卡有多个 MCU 需要烧录程序,如 X5V,对 JTAG 接口做如下图 15 规 划,MCU 控制 JTAG 的连接,如先给待测板卡上的 MCU1 烧录程序时,工装上的 MCU 控 制 J1 连接到 JTAG 线对板连接器 1,烧录完毕后,断开线路,J1 连接到 JTAG 线对板连接器 2,然后对待测板卡上的 MCU2 进行程序烧录。
取到条码信息后开始自动测试,测试完毕后各项测试结果自动保存到相应的数据记录文件
中,数据记录文件与扫描到的条码一一对应存于数据库。在设计上需要兼容设计人工输入条
码(条码根据输入的条码自动递增或递减),板卡测试针盘上预留一个 IO 口下针点,板卡
上针盘后,该 IO 口可通过电平检测实现自动测试。
板卡针盘上设计测试状态指示灯及测试结果指示灯(灯选用红绿双色指示灯),其状态
图 16 USB 设计规划
2.3.5.5 SPI SPI 接口在工装平台上规划共 4 个,如下图 17,即两个可直接与工装测试平台上的 SPI
接口通信,另两个作为备用板对线连接器,可将待测板卡上的多个 SPI 进行电气连接。
图 17 SБайду номын сангаасI 接口规划
2.3.5.6 SDIO(SD) 工装测试平台设计 2 个 SDIO/SD 接口,用于板卡 SDIO/SD 通信测试,接口规划如下图
其他辅助设备通信,5V、3.3V TTL 电平的通信串口各 4 个用于板卡通信测试。RS232 DB9 接口由 TTL 电平的 UART 通过 RS232 电平转换芯片转换,10 个串口由 FPGA 进行扩展及控 制。串口资源规划如下图 19,设计并口一个,并口选用标准的工业并口连接器直接对外输 出。
18,即在工装平台上预设计一个 SD 卡卡座,2 条 SDIO 通路,其中有 1 个 SDIO 通路与 SD 卡共用一个 SDIO 接口,二者通过二选一开关与待测试的板卡相连,二选一开关由工装测试 平台的 FPGA 进行控制以便于灵活选择测试方法。
图 18 SDIO 接口设计规划
2.3.5.7 串并口 工装测试平台设计 10 个串口,其中标准 RS232 DB9 接口 2 个用于与上位机通信或链接
红灯闪烁:
等待测试
红灯闪烁:
等待测试
亮红色:
正在测试
亮红色:
测试未通过
亮绿色:
测试完毕
亮绿色:
测试完毕
图 4 输入针盘设计示意图
2.3.2 工装测试平台
工装测试平台作为工装的核心部件,板卡测试是否能够现实全面自动化主要依赖于该核 心部件,在系统设计上为了兼容各种 MCU 程序下载的烧录软件(如 Keil、JTag、SAM-BA 等)工装测试平台在软件上使用 windows XP 系统,硬件选用 X86 架构平台。硬件系统规划 如下图 5,硬件系统由核心控制板,接口扩展板,信号采集板,生理模拟板及电源板构成, 接口扩展板主要实现各种通信端口等的扩展,信号采集板实现对待测板卡进行信号采集分 析,生理模拟板主要给待测板卡提供生理模拟信号(针对参数板卡),核心控制板对接口扩 展板、信号采集板及生理模拟板进行控制并处理测试的结果,电源板给功能板卡供电。各功 能板卡主要实现的功能如下图 6。
如下表 1,针盘设计为灵活可拆卸的形式,通过线对板或 POGO PIN 与测试平台核心连接,
如下图 4(图中 L2B 表示线到板连接)。另外,在工装平台内部设计一个蜂鸣器进行声音提
示。
表 1 状态指示灯
测试状态指示灯
测试结果指示灯
灯的亮灭情况
指示的状态
灯的亮灭情况
指示的状态
灭:
不开机或故障
灭:
不开机或故障
图 7 电源板
2.3.4 核心控制板
核心控制板作为工装测试平台的核心控制单元,主要实现对接口的控制及信号的采集分 析、存储,为了便于兼容各种程序烧录软件,采用 X86 架构平台。选用市面上现有的一体 化板卡或选用 V8 的一体化板卡,提高研发效率,缩短研发周期。市面上的一体化板卡可选 用研扬的低功耗系列(ATOM)一体化板卡 COM-LN(COM-E 板),COM-LN 为 CPU 载板, 搭载 Intel 的 Atom N450 平台,1.66GHz 主频,1 核心 2 线程,512K 的二级缓存,DMI 为 2.5GT/s, 64 位架构,支持 DDR2-667 2G,采用 45nm 工艺,最大 TDP 为 5.5W,基本上能够满足一般 的数据处理,如下图 8、图 9。另外,V8 一体化主板的构成框图如下图 10,关于 V8 一体 化主板的更多介绍,参考 V8 项目组一体化板卡的说明。
2.3.6 信号采集板
信号采集板主要实现对待测板卡需要待测项目进行信号采集,采集后的数据通过 MCU 发给核心控制板进行处理分析,然后形成调试记录,为了兼容参数板的浮地与实地,该板卡 某些电路需要进行隔离设计。在信号采集之前,信号采集板需要对待测板卡输出相应的工装 电源,信号采集板主要实现对待测板卡的电压、波形、脉冲等信号的采集,板卡功能规划如 下图 23 所示。
图 23 信号采集板规划框图
2.3.6.1 电源管理 信号采集板电源管理上设计输出 24V/19V/15V/12V/5V/3.3V/1.8V /1.5V/1.0V 电压,其中
测试,无需太多人工干预,测试完毕后自动打印测试结果或将测试结果保存到硬盘或上传上 位机;通用性原则,要求工装平台具备较为完整的测试功能,能够测试大部分板卡的功能, 包括主控板、参数板及接口板,但单次测试只测试一种板卡。
2.2 方案简述
测试工装分为两部分:板卡针盘及工装测试平台。板卡针盘主要用来给板卡下针,保证 需要测试的功能电路在电气上与工装测试平台连通,工装测试平台实现对板卡的所有功能测 试及与其它辅助设备通信,如下图 1(B2L 表示板到线连接),通过通信接口的扩展,工装 测试平台可以有线或无线的方式进行组网实现数据传输共享,如下图 2、图 3 所示,方便 对板卡不良率进行统计。
如下图 21 所示。
图 21 网络接口
2.3.5.10 GPIO 为了便于后续测试功能的扩展,工装平台设计预留 20 个 GPIO,主要用来测试需要变
动的逻辑电平电路,或者 LED 灯、按键、触摸屏等,由 FPGA 扩展实现,通过板对线连接 器 J8 对外输出,如下图 22 所示。
图 22 GPIO 接口
沟通,或者是根据自己主观意见进行设计,设计出来的工装需要修改或者有很多需要优 化,导致工装设计成本增高。
1.2 需求
1、 平台外观整洁,只需连接 220V 交流电源便可工作; 2、 平台需要具备一定的整合性,通用性,灵活性,不会根据板卡的种类新增而造成资源浪
费,板卡变更时,只需要变更针盘小件即可; 3、 平台内置可调信号源,集成各种特征信号,可提供多路信号输出或预留,特征信号具备
图 1 工装测试系统
图 2 工装测试平台有线组网
2.3 模块介绍
图 3 工装测试平台 WIFI 组网
2.3.1 板卡针盘
板卡针盘是工装实现板卡测试的基本组成部分,通过板卡针盘,可以对相关测试点进行
下针,可以根据板卡的不同而设计不同的针盘,为了实现自动化识别,在设计上集成扫描枪,
板卡测试时,操作人员将贴好条形码的板卡放到针盘上以后,工装开始扫描条码信息,在获
图 11 接口扩展板系统规划 图 12 接口扩展板接插件规划
2.3.5.1 VSIN
VSIN 即正弦激励信号,该信号用于给某些待测板卡提供激励信号,工装测试平台预期 设计 2 个 VSIN 信号源,信号的频率可调,幅度在一定的范围内(最高幅度 5.5V)可控, 信号发生通过 FPGA 的算法实现。VSIN 信号源在接口扩展板实现,输出接口为 8Pin 的板对 线连接器。VSIN 实现的方式如下图 13。
工装测试平台规划
1 背景
1.1 现状
1、 工装数量据板卡的种类增多而增多,工装通用性不强,设计不灵活; 2、 工装占用资源较多,测试时,需要附加信号源、万用表等工具; 3、 工装效率不高,多为人工手工操作,自动化程度不够,甚至谈不上自动化; 4、 现有工装需要对外连接很多通信线路,看起来比较凌乱,占用较多资源; 5、 工装设计周期长,工装设计人员对板卡的原理有些不是很熟悉,设计时需要与研发反复
编程可调等灵活特性; 4、 平台对外预留各种标准或通用接口,连接有较好的选择性、灵活性; 5、 平台具备自动化测试,可并行进行多项作业,各个测试过程相对独立,测试的触发不需
要人工按键等操作,只需将板卡放到工装平台,平台自动识别板卡并自动启动测试程序 并将结果安装事先编程的格式写入 Flash 或内部硬盘,数据可通过 U 盘导出或上传到上 位机数据库。
图 5 硬件系统规划
图 6 功能板卡实现的功能
2.3.3 电源板
电源板为整个工装平台提供电源,设计输出 19V10A/12V6A/5V6A。电源板规划设计如 下图 7,其中给核心控制板及数据采集板输出 19V、12V、5V 电源,其他板卡均只输出 12V、 5V 两个电压。电源板通过线对板连接器及导线与其它板卡进行连接。
图 15 JTAG 连接规划
2.3.5.4 USB USB 接口设计用于与待测试的板卡通信测试,连接鼠标键盘打印机或读取 U 盘信息,
设计 USB 1.1 接口 2 个,USB 2.0 全速/高速接口 8 个,设计通过 FPGA 扩展实现。每个 USB 接口的电源设置过流保护且由 FPGA ARM 内核控制,以便板卡程序烧录给电。规划如下图 16:
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