现代检测技术自动测试仪器接口系统课件.ppt

1、2022-6-31自动测试仪器接口系统自动测试仪器接口系统智能仪器仪器仪表中含有微处理器、单片计智能仪器仪器仪表中含有微处理器、单片计算机或体积很小的微型机，有时亦称为内含算机或体积很小的微型机，有时亦称为内含微处理器的仪器或基于微型机的仪器微处理器的仪器或基于微型机的仪器。2022-6-32现代测试系统主要有三大类：现代测试系统主要有三大类：智能仪器、自动测试系统和虚拟仪器智能仪器、自动测试系统和虚拟仪器 智能仪器和自动测试系统的区别在于它们所用的微机是否与仪器测量部分融合在一起，也即是采用专门设计的微处理器、存储器、接口芯片组成的系统(智能仪器)，还是用现成的PC配以一定的硬件及仪器测量部

2、分组合而成的系统(自动测试系统)。而虚拟仪器与前二者的最大区别在于它将测试仪器软件化成模块化，这些软件化和模块化的仪器具有特定的功能(如滤波器、频谱仪)与计算机结合构成了虚拟仪器。 2022-6-33 智能仪器的基本组成智能仪器的基本组成2022-6-341 1、微处理器接收来自键盘或、微处理器接收来自键盘或GPIBGPIB接口命令，解释并执接口命令，解释并执行这些命令；行这些命令；2 2、微处理器通过接口发出各种控制信息给测试电路，、微处理器通过接口发出各种控制信息给测试电路，以规定功能、启动测量、改变工作方式等，以规定功能、启动测量、改变工作方式等，3 3、当测试电路完成一次测量后，微处理

3、器读取测量数、当测试电路完成一次测量后，微处理器读取测量数据，进行必要的加工、计算、变换等处理，最后以据，进行必要的加工、计算、变换等处理，最后以各种方式输出。各种方式输出。软件软件是智能仪器的灵魂。智能仪器的管理程序也称监控是智能仪器的灵魂。智能仪器的管理程序也称监控程序，分析、接受、执行来自键盘或接口的命令，完成程序，分析、接受、执行来自键盘或接口的命令，完成测试和数据处理等任务。软件存于测试和数据处理等任务。软件存于ROM或或EPROM. 智能仪器工作过程智能仪器工作过程2022-6-35自动测试系统：自动测试系统： 使用具有一定自动化能力的测试系统进行使用具有一定自动化能力的测试系统进

4、行的测量和实验，称为自动测试的测量和实验，称为自动测试 （Automatic measurement and testAutomatic measurement and test）；）； 通常把在人最少参与的情况下，利用计算通常把在人最少参与的情况下，利用计算机执行程序，控制测试过程并进行数据处机执行程序，控制测试过程并进行数据处理直至以适当方式给出测试结果的测试系理直至以适当方式给出测试结果的测试系统称为自动测试系统（统称为自动测试系统（Automated Test Automated Test S y s t e m S y s t e m A T S A T S ） 或 自 动 测 试

5、设 备） 或 自 动 测 试 设 备（Automated Test Equipment Automated Test Equipment ATE ATE）。）。2022-6-36温温度度压压力力流流量量转转速速水水位位传传感感器器1u1信信号号调调理理U1传传感感器器2u2信信号号调调理理U2传传感感器器3u3信信号号调调理理U3传传感感器器4u4信信号号调调理理U4传传感感器器5u5信信号号调调理理U5多多功功能能切切换换开开关关S/HA/D计计算算机机数数码码管管CRT显显示示打打印印机机绘绘图图仪仪输输出出设设备备数数字字I/OD/A模模拟拟信信号号输输出出2022-6-37一般意义的自

6、动测试系统一般意义的自动测试系统是对那些能自动完成激励、测是对那些能自动完成激励、测量、数据处理并显示或输出测试结果的一类系统的统称。量、数据处理并显示或输出测试结果的一类系统的统称。通常这类系统是在标准的测控系统总线或仪器总线通常这类系统是在标准的测控系统总线或仪器总线（CAMAC、GPIB、VXI、PXI等）的基础上组建而成等）的基础上组建而成的，并且具有高速度、高精度、多功能、多参数和宽测的，并且具有高速度、高精度、多功能、多参数和宽测量范围等众多特点。量范围等众多特点。工程上的自动测试系统工程上的自动测试系统（为（为ATS）往往针对一定的应用）往往针对一定的应用领域和被测对象，并且常以

7、应用对象命名，如飞机自动领域和被测对象，并且常以应用对象命名，如飞机自动测试系统，发动机自动测试系统，雷达自动测试系统，测试系统，发动机自动测试系统，雷达自动测试系统，印制电路板自动测试系统等，也可以按照应用场合来划印制电路板自动测试系统等，也可以按照应用场合来划分，例如可分为生产过程用自动测试系统，场站维护用分，例如可分为生产过程用自动测试系统，场站维护用自动测试系统等。自动测试系统等。 2022-6-382022-6-392022-6-3102022-6-311二、自动测试系统的发展二、自动测试系统的发展自动测试技术创始于自动测试技术创始于5050年代，从年代，从5050年代至今大致分为以

8、年代至今大致分为以下下三代三代。 1 1、第一代自动测试系统第一代自动测试系统 采用了计算机技术，主要用来进行逻辑定时控制。采用了计算机技术，主要用来进行逻辑定时控制。主要功能：进行数据自动采集和自动分析，完成大量重主要功能：进行数据自动采集和自动分析，完成大量重复的测试工作，承担繁重的数据运算和分析任务。复的测试工作，承担繁重的数据运算和分析任务。系统中的仪器采用专用接口，通用性差。复杂的被控对系统中的仪器采用专用接口，通用性差。复杂的被控对象的所有功能、性能测试若采用专用型象的所有功能、性能测试若采用专用型ATSATS，则，则自动测自动测试系统试系统 数目巨大，费用高昂，一旦被控对象退役，

9、则数目巨大，费用高昂，一旦被控对象退役，则相应相应自动测试系统自动测试系统 报废。报废。2022-6-3122022-6-3132 2、第二代自动测试系统第二代自动测试系统 采用标准化的通用接口采用标准化的通用接口( (如如IEEE 488)IEEE 488)及可程序控及可程序控制的仪器和测控计算机制的仪器和测控计算机( (控制器控制器) )，从而使得自动，从而使得自动测试系统的设计、使用和组装都比较容易。测试系统的设计、使用和组装都比较容易。优点：测量速度快、高精度和高分辨力、多功能优点：测量速度快、高精度和高分辨力、多功能和多种参数的测量、频带宽、量程宽、自校正、和多种参数的测量、频带宽、

10、量程宽、自校正、自诊断以及多种显示与输出方式等。自诊断以及多种显示与输出方式等。2022-6-3142022-6-3153 3、第三代自动测试系统第三代自动测试系统 设计目标：充分发挥计算机的能力，使整个设计目标：充分发挥计算机的能力，使整个ATSATS简化到简化到仅由仅由计算机计算机、通用硬件通用硬件和和应用软件应用软件三部分组成三部分组成主要由模块化的仪器主要由模块化的仪器/ /设备所组成。设备所组成。VXIVXI总线（总线（VMEbus VMEbus eXtensions for InstrumentationeXtensions for Instrumentation）是）是VMEVM

11、E计算机总计算机总线向仪器线向仪器/ /测试领域的扩展，具有高达测试领域的扩展，具有高达40Mbytes/s40Mbytes/s的数的数据传输速率。据传输速率。PXIPXI总线是总线是PCIPCI总线（其中的总线（其中的Compact PCICompact PCI总线）向仪器总线）向仪器/ /测量领域的扩展，其中数据传输速率为测量领域的扩展，其中数据传输速率为132132264Mbytes/s264Mbytes/s。以这两种总线为基础，可组建高。以这两种总线为基础，可组建高速、大数据吞吐量的自动测试系统。速、大数据吞吐量的自动测试系统。 二、自动测试系统的发展二、自动测试系统的发展2022-6

12、-3162022-6-317n第三代自动测试系统的基本组成第三代自动测试系统的基本组成微型计算机计算机控制激励信号产生电路计算机控制调理器/采集器可程控测试接口适配器被测对象激励响应2022-6-3182022-6-3192022-6-3202022-6-3212022-6-322 互联的设备与设备（或系统与系统）互联的设备与设备（或系统与系统）之间的用于信息交接的一部分界面，称之间的用于信息交接的一部分界面，称之为接口。之为接口。 为了在开放式互联设备之间实行数为了在开放式互联设备之间实行数字式信息交换所必须的一整套与设备有字式信息交换所必须的一整套与设备有关的接口的机械、电气和功能要素，称

13、关的接口的机械、电气和功能要素，称为数字接口系统。为数字接口系统。标准数字接口总线系统标准数字接口总线系统2022-6-323在测试领域得以广泛流行的有在测试领域得以广泛流行的有GPIBGPIB，RS232CRS232C，CAMACCAMAC（Computer Automat Computer Automat Measurement And ControlMeasurement And Control），），VXIbusVXIbus等等 现代自动测试系统分类如下现代自动测试系统分类如下: : 基于基于GPIBGPIB数字接口总线数字接口总线( (也含也含RS232RS232、等等):): 积木

14、式自动测试系统。积木式自动测试系统。 基于基于VXIVXI、CAMACCAMAC、PXIPXI数字接口总线：数字接口总线： 模块式自动测试系统。模块式自动测试系统。 基于嵌入式基于嵌入式pp内总线：内总线：智能化仪器系统。智能化仪器系统。 基于多数字接口总线：基于多数字接口总线： 多总线融合式自多总线融合式自动测试系统动测试系统2022-6-324GPIBGPIB接口接口1965年年, Hewlett-Packard设计了惠普接口总线设计了惠普接口总线(HP-IB, 用用于连接惠普的计算机和可编程仪器于连接惠普的计算机和可编程仪器.由于其高转换速率由于其高转换速率(通通常可达常可达1Mbyte

15、s/s), 这种接口总线得到普遍认可这种接口总线得到普遍认可, 并被接收并被接收为为IEEE标准标准488-1975和和ANSI/IEEE标准标准488.1-1987。后。后来来, GPIB(General-Purpose Interface Bus)比比HP-IB的名称的名称用得更广泛。用得更广泛。 ANSI /IEEE 488.2 -1987加强了原来的标加强了原来的标准准, 精确定义了控制器和仪器的通讯方式精确定义了控制器和仪器的通讯方式. Standard Commands for Programmable Instruments（SCPI)采纳了采纳了IEEE488.2定义的命令结构

16、定义的命令结构,创建了一整套编程命令。创建了一整套编程命令。IEEE488标准（标准（GPIB），），是一种在是一种在ATE系统中用来连接系统中用来连接计算机和仪器的总线接口。一般来讲，计算机和仪器的总线接口。一般来讲，IEEE488.1定义了定义了硬件标准，而硬件标准，而IEEE488.2定义了软件标准。定义了软件标准。IEEE488标准标准被仪器厂商广泛接受。今天，被仪器厂商广泛接受。今天，GPIB已经成为计算机与仪已经成为计算机与仪器间最通用的总线标准。器间最通用的总线标准。2022-6-3252022-6-326GPIBGPIB标准接口包括标准接口包括接口与总线接口与总线两部分。两部分

17、。接口部分接口部分由各种逻辑电路组成，与各仪器装置由各种逻辑电路组成，与各仪器装置安装在一起，用于对传送的信息进行发送、接安装在一起，用于对传送的信息进行发送、接收、编码和译码。收、编码和译码。总线部分总线部分是一条无源多芯电缆，用于传输各种是一条无源多芯电缆，用于传输各种消息，消息指的是总线上传递的各种信息。消息，消息指的是总线上传递的各种信息。图图(a)(a)为具有为具有GPIBGPIB接口的仪器通过接口的仪器通过GPIBGPIB总线连总线连接起来的标准接口总线系统，接起来的标准接口总线系统，GPIBGPIB标准接口系统的概述标准接口系统的概述2022-6-327接口部分控/讲/听者（计算

18、机）接口部分听/讲者（测量仪器）接口部分听者（信号源）接口部分听者（记录仪）用户编程DUT硬拷贝IFCATNEQIRENSRQDAVNRFDNDACDIO1DIO8接口管理控制线数据挂钩联络线数据总线通用接口总线(a）1121324(b）图：GPIB标准接口总线系统及GPIB24线总线插座仪器装置接口仪器装置本身图图(b)为为GPIB24线总线插座外形结构。线总线插座外形结构。（Device Under Test）为被测器件。为被测器件。2022-6-328在一个在一个GPIBGPIB标准接口总线系统中，要进行有效的通标准接口总线系统中，要进行有效的通信联络，至少有信联络，至少有“讲者讲者”、

19、“听者听者”、“控者控者”三类仪三类仪器装置。器装置。讲者讲者是通过总线发送仪器消息的仪器装置，如是通过总线发送仪器消息的仪器装置，如测量仪器、数据采集器、计算机等。测量仪器、数据采集器、计算机等。听者听者是通过总线接是通过总线接收由讲者发出消息的装置，如打印机等。收由讲者发出消息的装置，如打印机等。控者控者是数据传是数据传输过程中的组织者和控制者，通常由计算机担任。一个输过程中的组织者和控制者，通常由计算机担任。一个GPIBGPIB系统中，可以设置多个讲者、听者和控者，不允许系统中，可以设置多个讲者、听者和控者，不允许有两个或两个以上的讲者或控者同时起作用，但允许多有两个或两个以上的讲者或控

20、者同时起作用，但允许多个听者同时工作。控者、听者、讲者被称为系统功能的个听者同时工作。控者、听者、讲者被称为系统功能的三要素，系统中的某一个装置可以具有三要素中的一个、三要素，系统中的某一个装置可以具有三要素中的一个、两个或全部功功能。两个或全部功功能。2022-6-329 基于基于GPIBGPIB可程控测试设备数字接口总线组建的可程控测试设备数字接口总线组建的自动测试系统，称为积木式自动测试系统自动测试系统，称为积木式自动测试系统, ,或或称称“迭叠式自动测试系统迭叠式自动测试系统”。 主要特点是：主要特点是： （1 1）系统组建灵活、方便，）系统组建灵活、方便，GPIBGPIB设备利用率设

21、备利用率高。高。 （2 2）测试系统规模较小，如：最多不能超过）测试系统规模较小，如：最多不能超过1515台设备，总线长度小于台设备，总线长度小于2020米。米。 （3 3）总线型连接方式，组建方便、可靠性好。）总线型连接方式，组建方便、可靠性好。 （4 4）数据（比特）并行传输，速率较低，小）数据（比特）并行传输，速率较低，小于于1MB/S1MB/S。 （5 5）组建成测试系统的设备资源冗余量较大。）组建成测试系统的设备资源冗余量较大。 GPIBGPIB自动测试系统是小型实验室试验研究测试自动测试系统是小型实验室试验研究测试系统。系统。GPIBGPIB主要特点主要特点2022-6-330总线

22、是一条总线是一条2424芯电缆，其中芯电缆，其中1616条被用作信号线，条被用作信号线，其余则被用作逻辑地线及屏蔽线。电缆两端是与图其余则被用作逻辑地线及屏蔽线。电缆两端是与图(b)(b)相似的双列相似的双列2424芯叠式结构插头。芯叠式结构插头。GPIBGPIB标准接口总线中的标准接口总线中的1616条信号线按功能可分为条信号线按功能可分为以下三组：以下三组：8 8条双向数据总线条双向数据总线（DIODIO1 1DIODIO8 8），用于传递包），用于传递包括数据、命令和地址等的仪器或接口消息，所传递消括数据、命令和地址等的仪器或接口消息，所传递消息的类型由其余两组信号线加以区分。息的类型由

23、其余两组信号线加以区分。GPIBGPIB标准接口的总线结构标准接口的总线结构2022-6-3313 3条数据挂钩联络线条数据挂钩联络线（DAVDAV、NRFDNRFD和和NDACNDAC），用于控），用于控制数据总线的时序，以保证数据总线能正确、有节奏制数据总线的时序，以保证数据总线能正确、有节奏地传输信息，这种传输技术称为三线挂钩技术。三线地传输信息，这种传输技术称为三线挂钩技术。三线挂钩指的是挂钩指的是讲者、控者、听者讲者、控者、听者之间的逻辑联接与接续之间的逻辑联接与接续关系。定义如下：关系。定义如下： DAV(Dada Valid)数据有效线：当数据线上出现数据有效线：当数据线上出现有

24、效数据时，讲者置该线为低（负逻辑），示意听者有效数据时，讲者置该线为低（负逻辑），示意听者从数据线上接收数据。从数据线上接收数据。GPIBGPIB标准接口的总线结构标准接口的总线结构2022-6-332 NRFD(Not Ready For Data) NRFD(Not Ready For Data)数据未就绪线：只数据未就绪线：只要听者中有一个尚未准备好接收数据，该线就为低，要听者中有一个尚未准备好接收数据，该线就为低，示意讲者暂不要发出信息。示意讲者暂不要发出信息。 NDAC(Not Data Accepted) NDAC(Not Data Accepted)数据未收到线：只数据未收到线：

25、只要听者中有一个尚未从数据总线上接收完数据，该线要听者中有一个尚未从数据总线上接收完数据，该线就为低，示意讲者暂不要撤掉数据总线上的信息。就为低，示意讲者暂不要撤掉数据总线上的信息。5 5条接口管理控制线条接口管理控制线（ATNATN、IFCIFC、RENREN、EOIEOI和和SRQSRQ），用于控制），用于控制GPIBGPIB总线接口的状态。定义如下：总线接口的状态。定义如下：GPIBGPIB标准接口的总线结构标准接口的总线结构2022-6-333 ATN(Attention) ATN(Attention)注意线：该线由控者使用，用注意线：该线由控者使用，用来指明数据线上数据的类型。当它为

26、来指明数据线上数据的类型。当它为1 1时，数据总线时，数据总线上的信息是由控者发出的、用于管理接口部分工作的上的信息是由控者发出的、用于管理接口部分工作的消息（命令、设备地址等），这时，一切设备均要接消息（命令、设备地址等），这时，一切设备均要接收这些信息。当它为收这些信息。当它为0 0时，数据总线上的信息是由讲时，数据总线上的信息是由讲者发出的、用于完成仪器自身工作的仪器消息（数据、者发出的、用于完成仪器自身工作的仪器消息（数据、设备的控制命令等），所有听者都必须听。设备的控制命令等），所有听者都必须听。 IFC(Interface Clear) IFC(Interface Clear)接口

27、清除线：该线由接口清除线：该线由控者使用，当它为控者使用，当它为1 1时，整个接口系统恢复到初始状时，整个接口系统恢复到初始状态。态。GPIBGPIB标准接口的总线结构标准接口的总线结构2022-6-334 REN(Remote Enable)远程控制线：该线由控者远程控制线：该线由控者使用，当它为使用，当它为1时，仪器可能处于远程控制状态，从而时，仪器可能处于远程控制状态，从而封锁设备面板上的手工操作。当它为封锁设备面板上的手工操作。当它为0时，仪器处于本时，仪器处于本地工作方式。地工作方式。 SRQ(Service Request)服务请求线：所有设备都服务请求线：所有设备都与这条与这条线

28、线“线或线或”在一起，任意设备将此线变为低态在一起，任意设备将此线变为低态（SRQSRQ为为1 1）时，就表示向控者提出服务请求，然后控）时，就表示向控者提出服务请求，然后控者通过依次查询确定提出请求的设备。者通过依次查询确定提出请求的设备。 EQI(End Or Identify) EQI(End Or Identify)结束或识别线：此线与结束或识别线：此线与ATNATN配合使用，当配合使用，当EOIEOI为为1 1、ATNATN为为0 0时，表示讲者已传递时，表示讲者已传递完一组数据；当完一组数据；当EOIEOI为为1 1、ATNATN为为1 1时，表示控者要进行时，表示控者要进行识别操

29、作，要求设备把它们的状态放在数据线上。识别操作，要求设备把它们的状态放在数据线上。2022-6-3352022-6-336开关器开关器可程控信号发生器被测件可程控电压表可程控计数器可程控直流电源打印机绘图仪 计算机 GPIB,RS232, 测量频率响应的自动测试系统测量频率响应的自动测试系统 2022-6-337美国Venable Instruments公司FREQUENCY RESPONSE ANALYZER测试频率范围：测试频率范围：0.01Hz-2.2MHz输出电压：输出电压：10mVac- 10Vac, 10Vdc,产生波德图产生波德图(Bode plot),尼奎士图尼奎士图(Nyqu

30、ist plot),阻抗图阻抗图测试电源设备的开环响应测试电源设备的开环响应( Open Loop ) ，观察整个系统，观察整个系统的频域特性，并由的频域特性，并由Phase margin 、Gain margin 了解稳定了解稳定性。测量元件的频域特性。性。测量元件的频域特性。2022-6-338主机主机：含一个可送出频率变化的扫描信号，有两个频：含一个可送出频率变化的扫描信号，有两个频道测量信号的变化量。道测量信号的变化量。控制及分析软件控制及分析软件通过通过GPIB ，控制主机的输出信号，控制主机的输出信号，并采集测量信号。并采集测量信号。2. 信号处理，画出波德图，了解稳定性。信号处理

31、，画出波德图，了解稳定性。信号输入变压器，信号输入变压器，扫描信号进入不同电压档位扫描信号进入不同电压档位2022-6-339基于基于GPIB总线的总线的GSM手机测试系统手机测试系统 模拟基站模拟基站的综合测的综合测试仪试仪 工控机工控机 手机夹具手机夹具 电源电源 系统中测试仪工作在信号发生模式下，模拟基站产生各种测试信系统中测试仪工作在信号发生模式下，模拟基站产生各种测试信号，用于对位于手机夹具上的手机的多项性能指标进行测试号，用于对位于手机夹具上的手机的多项性能指标进行测试 （1）TX power level(519) 发射功率等级。（发射功率等级。（2）frequency频率误差。频

32、率误差。（3）Phase相位误差。（相位误差。（4）RF Spectrum射频频谱。射频频谱。（5）Switch Spectrum开关谱。（开关谱。（6）RX Sensitivity接收灵敏度。接收灵敏度。2022-6-340基于基于GPIB总线的温湿度综合实验系统的设计总线的温湿度综合实验系统的设计 工业控制计算机工业控制计算机通过通过GPIB卡与高精度数字万用表等仪器卡与高精度数字万用表等仪器设备进行数据通信，间接完成对被试验件的数据采集；设备进行数据通信，间接完成对被试验件的数据采集；信号发生器信号发生器用于提供试验件所需激励信号；用于提供试验件所需激励信号；频谱分析仪频谱分析仪用于对某

33、些试验件的输出信号或测量结果进行相关的频用于对某些试验件的输出信号或测量结果进行相关的频谱分析；谱分析；I/O板和板和可程控开关组件可程控开关组件完成仪器设备的完成仪器设备的通道切换和试验件通道切换和试验件的加电工作；的加电工作；工控机通过工控机通过RS-232接口接口完成对试验箱内完成对试验箱内的温度、湿度控制。的温度、湿度控制。 2022-6-341程控仪器标准外总线测控计算机程控仪器标准外总线测控计算机= =积木式自动测积木式自动测试系统试系统n 测试功能件内总线嵌入式测试功能件内总线嵌入式PP系统系统= =智能化仪器智能化仪器系统系统 n 将仪器中的测试功能电路板模块（插件）化，插将仪

34、器中的测试功能电路板模块（插件）化，插入计算机内总线槽上，组建计算机辅助测试系统。入计算机内总线槽上，组建计算机辅助测试系统。19801980年某些仪器厂家研制单卡仪器（年某些仪器厂家研制单卡仪器（IACIACInstrumentsInstrumentsonona acardcard），就是最早的模块式计），就是最早的模块式计算机内总线仪器系统。算机内总线仪器系统。n19891989国际上国际上VXIbusVXIbus联合体推出联合体推出“VMEbus Extensions VMEbus Extensions for Instrumentation VXIbus system for Inst

35、rumentation VXIbus system Specification. Revision 1.3Specification. Revision 1.3” , ,电子测量领域内电子测量领域内的模块式仪器自动测试系统标准总线规约的模块式仪器自动测试系统标准总线规约 VXIVXI模块化测试系统模块化测试系统2022-6-342VXIVXI总线总线(VME busextension for instrumentation)(VME busextension for instrumentation)。该。该总线是总线是VMEVME计算机总线在仪器领域中的扩展计算机总线在仪器领域中的扩展, ,

36、其中其中VMEVME总线总线是一种工业微机的总线标准是一种工业微机的总线标准, , 主要用于微机和数字系统领主要用于微机和数字系统领域。域。优点：优点：系统具有小型便携、高速数据传输、模块式系统具有小型便携、高速数据传输、模块式结构、系统组建灵活等特点。结构、系统组建灵活等特点。19981998年修订的年修订的2 .0版版本规范提供了本规范提供了6464位扩展能力位扩展能力, ,使数据传输率最高进一步提使数据传输率最高进一步提高到高到8080y/y/。缺点：缺点：组建组建VXIVXI总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控总线要求有机箱、零槽管理器及嵌入式控制器，造价比较高。制器，造价比较高。VX

37、IVXI总线特点总线特点2022-6-343VXIVXI系统的组成系统的组成 如图所示，一个典型的如图所示，一个典型的VXIVXI系统主要由系统主要由VXIVXI机箱、机箱、VXIVXI模块（插件）、计算机及显示器等三部分组成。模块（插件）、计算机及显示器等三部分组成。 VXI总线测试总线测试系统的最小物系统的最小物理单元是组件理单元是组件模块模块(Assembly Module)2022-6-344VXI主机箱主机箱 组件模块的机械载体是主机箱组件模块的机械载体是主机箱(Mainframe)。与模块尺寸类型相适应，主机箱也有。与模块尺寸类型相适应，主机箱也有A、B、C、D四种尺寸可选择。四种

38、尺寸可选择。 模块互连载体是主机箱的背板模块互连载体是主机箱的背板(Backplake)，背板与模，背板与模块之间通过总线连接器衔接：三个块之间通过总线连接器衔接：三个96芯的连接器芯的连接器J1、J2、J3，模块上的连接器对应为，模块上的连接器对应为P1、P2、P3。 VXI规定，一个主机箱最多有规定，一个主机箱最多有13个个(012号号)槽位，槽位，其中其中0号槽比较特殊，位于机箱的最左边或最底部号槽比较特殊，位于机箱的最左边或最底部,放置用于放置用于控制控制VXI总线系统的内嵌式控制器及用于连接外部计算总线系统的内嵌式控制器及用于连接外部计算机的翻译器和接口。机的翻译器和接口。 VXI主

39、机箱还为系统提供适合仪器工作要求的公用电源、主机箱还为系统提供适合仪器工作要求的公用电源、冷却和电磁屏蔽环境条件。冷却和电磁屏蔽环境条件。 VXIVXI模块与主机箱模块与主机箱 2022-6-345VXIVXI总线信号线总线信号线 VXIVXI总线的组成总线的组成 VXIVXI总线是模块间信号的载体。在总线是模块间信号的载体。在VMEVME总总线基础上扩展了一些适应仪器特殊要求线基础上扩展了一些适应仪器特殊要求的信号线后形成的，从功能上看，的信号线后形成的，从功能上看，VXIVXI总线定义的信号可分为以下几类：总线定义的信号可分为以下几类： * * VMEVME计算机总线计算机总线 * *仪器

40、要求的信号线仪器要求的信号线2022-6-346VMEVME计算机总线计算机总线 1 1数据传输总线（数据传输总线（DTBDTB） DTBDTB由总线主模块控制，用于主、从模块之间传由总线主模块控制，用于主、从模块之间传递数据和状态递数据和状态/ /识别信息。分为寻址线、数据线识别信息。分为寻址线、数据线和控制线。和控制线。 2 2DTBDTB仲裁总线仲裁总线 VMEVME总线支持多处理器的分布式系统。仲裁总线总线支持多处理器的分布式系统。仲裁总线用来解决多个主模块争夺用来解决多个主模块争夺DTBDTB总线使用权的问题，总线使用权的问题，防止总线冲突。防止总线冲突。 3 3优先中断总线优先中断

41、总线 供供VMEVME总线系统的中断器（总线系统的中断器（InterrupterInterrupter）和中）和中断处理器（断处理器（Interrupt HandlerInterrupt Handler）之间进行中断）之间进行中断请求和中断认可使用。请求和中断认可使用。 4 4公用总线公用总线 为系统提供时钟、系统初始化及故障检测等功为系统提供时钟、系统初始化及故障检测等功能。能。VXIVXI总线信号线总线信号线 2022-6-347 VXIVXI增加的信号线增加的信号线 为适应高速、高性能仪器组件模块的需要，为适应高速、高性能仪器组件模块的需要，VXIVXI在保留在保留VMEVME系统总线的

42、基础上，新定义了一些面系统总线的基础上，新定义了一些面向仪器应用的信号线。包括：向仪器应用的信号线。包括： * *模块识别线模块识别线 ：检测特定位置上的模块的是否存检测特定位置上的模块的是否存在在 * *时钟和同步线：时钟和同步线：CLK10CLK10和和CLK100CLK100、SYN100 SYN100 * *仪器触发线仪器触发线 ：TTLTTL、ECLECL和和STARXSTARX和和STARYSTARY星形触星形触发线。发线。 * *模拟相加线模拟相加线 ： SUMBUSSUMBUS是是VXIVXI背板上的模拟相加结点。背板上的模拟相加结点。 * *局部总线：局部总线：用于两者之间高

43、速通信，用于两者之间高速通信， LBUSLBUS数据传输率高达数据传输率高达250Mbps250Mbps和和1Gbps1Gbps。 * *电源线：电源线：+5V+5V，+12V+12V是是VMEVME标准；标准； +24V+24V是为模拟电路设计的，是为模拟电路设计的，-5V-5V、2V2V和和- -2V 2V VXIVXI总线信号线总线信号线 2022-6-348n VXI VXI总线是一个开放式结构，它对所有仪器总线是一个开放式结构，它对所有仪器生产厂家和用户都是公开的，即允许不同生产厂生产厂家和用户都是公开的，即允许不同生产厂家生产的卡式仪器都可在家生产的卡式仪器都可在同一机箱同一机箱中

44、工作，从而中工作，从而使使VXIVXI总线总线很快就成为测试系统的主导结构。很快就成为测试系统的主导结构。 n VXIVXI总线是总线是面向模块式结构的仪器的总线面向模块式结构的仪器的总线，与与GP-IBGP-IB总线相比较其性能有了较大幅度提高。总线相比较其性能有了较大幅度提高。下图显示出典型的下图显示出典型的VXIVXI总线仪器的构成形式。总线仪器的构成形式。VXIVXI测试系统构成形式测试系统构成形式 2022-6-349VXI典型系统结构典型系统结构 0号槽：放置用号槽：放置用于控制于控制VXI总总线系统的内嵌线系统的内嵌式控制器及用式控制器及用于连接外部计于连接外部计算机的翻译器算机

45、的翻译器和接口常称为和接口常称为0槽控制器。槽控制器。2022-6-3502022-6-3512022-6-352 VXIVXI系统的控制计算机及接口系统的控制计算机及接口 需要测试控制计算机来运行用户测试应用需要测试控制计算机来运行用户测试应用程序、控制系统的总线操作、测试操作和数程序、控制系统的总线操作、测试操作和数据处理。测试控制计算机可分为内嵌式和外据处理。测试控制计算机可分为内嵌式和外接式两种。接式两种。 1. 1. 内嵌式测试控制计算机内嵌式测试控制计算机 内嵌式测控计算机是按内嵌式测控计算机是按VXIVXI总线规范设计的计总线规范设计的计算机模块，插入主机箱的个槽位的空算机模块，

46、插入主机箱的个槽位的空间。对内嵌式测控控制器间。对内嵌式测控控制器( (计算机计算机) )的要求是：的要求是： (1)(1)与与VMEVME总线和高性能的总线和高性能的VXIVXI仪器总线相容；仪器总线相容； (2)(2)支持支持VMEVME周期操作和周期操作和VXIVXI总线字串行通信协议；总线字串行通信协议；(3)(3)具有号槽服务和具有号槽服务和VXIVXI总线系统资源管理能总线系统资源管理能力；力； (4)(4)还需提供通用计算机的能力。还需提供通用计算机的能力。VXIVXI测试系统构成形式测试系统构成形式 2022-6-353 2 2外接测试控制计算机接口外接测试控制计算机接口 外接

47、一台通用计算机作为外接一台通用计算机作为VXIVXI系统的测试控系统的测试控制控制计算机是多数用户的选择。但通用计制控制计算机是多数用户的选择。但通用计算机不能直接和算机不能直接和VXIVXI系统总线相连，因此必须系统总线相连，因此必须设计专用的接口转换模块，如图设计专用的接口转换模块，如图3.203.20所示。所示。通过设计这样的接口转换模块，计算机原则通过设计这样的接口转换模块，计算机原则上可以使用任何通信或仪器总线实现与上可以使用任何通信或仪器总线实现与VXIVXI总总线的信息交换，如线的信息交换，如GPIBGPIB、RS232RS232、USBUSB、IEEE1394IEEE1394、

48、LANLAN等。在目前等。在目前VXIVXI测试系统应用测试系统应用中，广泛采用的外计算机接口有以下几种：中，广泛采用的外计算机接口有以下几种： GPIB-VXIGPIB-VXI接口接口 , VXI-MXI, VXI-MXI接口接口 , 1394-VXI, 1394-VXI接接口口VXIVXI测试系统构成形式测试系统构成形式 2022-6-354 图图 3-20 3-20 外接测试控制计算机与外接测试控制计算机与VXIVXI系统的连接系统的连接MXI bus(Multisystem Extension Interface bus)即多系统扩展接口总线,主要用于多个VXI系统间的高速通信 202

49、2-6-355表表1 国外的几种通用测试系统国外的几种通用测试系统系统名称CASSJSATSCTSIFTETETSATEC 6主承包商Lockheed-MartinDME Corp.HughesNorthropGrummanMan-Tec EADS用户海军 (美)陆军 空军(美)海军 空军(美)陆军（美）海军陆战队(美)商业航空测试对象舰载航空电子系统、其它电子系统预警飞机电子系统测试制导武器导弹、鱼雷陆军所有电子系统测试维修战场前沿电子系统/板级测试波音、空中客车飞机测控计算机DEC ALPHAIntelPentiumProDECSableDEC工作站IntelPentiumSun工作站20

50、22-6-356美国国防部自动测试系统研究、开发和集成组（美国国防部自动测试系统研究、开发和集成组（ARI）规划出下一代自动测试系统的体系结构即规划出下一代自动测试系统的体系结构即NxTestATS，作为美国国防部系统的下一代自动测试系统的标准结构，作为美国国防部系统的下一代自动测试系统的标准结构，该标准的该标准的ATS结构建立在开放系统概念的基础之上，称结构建立在开放系统概念的基础之上，称为自动测试系统的开放式结构。该结构主要由为自动测试系统的开放式结构。该结构主要由“系统接系统接口（口（System Interfaces）”和和“信息框架（信息框架（Information Framewor