自動測試系統(tǒng)--第1章-第1節(jié)-測試系統(tǒng)發(fā)展綜述ppt課件

1、自動測試系統(tǒng)第1章-第1節(jié)-測試系統(tǒng)開展綜述教材和參考資料1* 教材：陳長齡等：自動測試及接口技術(shù) 機械工業(yè)出版業(yè) 2004.11參考資料IEEE std488.1-2003: “IEEE Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation.IEEE std488.2-1992:“IEEE Standard Codes, Formats, Protocols and Common Command for Programmable InstrumentationIEEE std1155-1992:“IEEE Standard F

2、or VMEBus Extensions for Instrumentation: VXIBus, l993.9.20 Published by IEEE.LXI Standard Revision 1.3, October 30,2021 Edition.IEEE 1588-2021 “System Tests For LXI Devices ImplementingSCPI Consortium, Standard Commands for Programmable Instruments (SCPI), Version 1999.0, May, 1999

3、2教材和參考資料1相關(guān)網(wǎng)站：Agilent/find/3本課程學習的目的系統(tǒng)的掌握自動測試系統(tǒng)的任務原理及特點；重點掌握GPIB、VXI程控儀器的數(shù)字接口、程控命令的句法、格式和丈量控制機設(shè)計技術(shù)；可以正確選擇儀器和丈量控制機并具有組建自動測試系統(tǒng)的才干；可以編制運用測試軟件，并能進展實踐操作。了解LXI, PXI, SCPI等自動測試有關(guān)技術(shù)4本課程主要講述內(nèi)容：現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)體系構(gòu)造模型和開展概略GPIB和VXI總線接口技術(shù)及其電路的設(shè)計方法器件音訊(IEEE488.2)的音訊交換控制協(xié)議、編碼格式、公用命令特定的規(guī)范

4、命令(SCPI)GPIB測試控制器、VXI內(nèi)嵌式控制器任務原理和設(shè)計技術(shù)測試軟件平臺技術(shù)。現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)的集成技術(shù)特別突出現(xiàn)代ATS的系統(tǒng)集成技術(shù)5本節(jié)內(nèi)容自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及其意義1234現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)體系構(gòu)造程控設(shè)備互聯(lián)協(xié)議現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型34網(wǎng)絡化測試技術(shù)自動測試軟件平臺技術(shù)6一 、自動測試的概念1、什么是丈量？測試？計量？2、什么是丈量技術(shù) ？3、電子丈量試 儀器 設(shè)備？4 、測試系統(tǒng)，手動測試系統(tǒng) ？5、自動測試系統(tǒng)？第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義7第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義1、什么是丈量？嚴密的講： 把待丈量直接或間接地與另一個同類的知量相比較，拿這個知量作為計量單

5、位，定出被丈量是該單位的假設(shè)干倍或幾分之幾，這種實驗過程就是丈量。 換而言之，丈量就是經(jīng)過實驗來求出被丈量與計值單位的比值。門捷列也夫.說過： *“丈量是認識自然界的主要工具； *“有丈量，才有科學。測試？計量？8第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義2、什么是丈量技術(shù) ？測試中所采用的原理、方法和技術(shù)措施稱為丈量試技術(shù) 。3、電子丈量試 儀器 設(shè)備？基于某種丈量技術(shù)，利用電子器件和線路技術(shù)組成的安裝，用以丈量各種電磁參量或產(chǎn)生供丈量用的電信號，稱為電子丈量儀器。電子儀器配上適當?shù)膿Q能器傳感器能丈量幾乎一切非電物理量，泛指測試儀器設(shè)備。 9第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義4 、測試系統(tǒng)習慣上，將為完

6、成某項測試義務而按某種規(guī)那么有機構(gòu)造的相互聯(lián)接起來的一套測試儀器設(shè)備稱為測試系統(tǒng)。這是狹義的測試系統(tǒng)；廣義的測試系統(tǒng)還包括丈量者人員、測試對象、和測試環(huán)境。 手動測試系統(tǒng) ？一個測試系統(tǒng)，由人工操作完成特定測試義務，稱為手動測試系統(tǒng)。10第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義5、自動測試系統(tǒng)：使器具有一定自動化才干的測試系統(tǒng)進展的丈量和實驗，稱為自動測試Automatic measurement and test；通常把在人最少參與的情況下，利用計算機執(zhí)行程序控制測試過程并進展數(shù)據(jù)處置直至以適當方式給出測試結(jié)果的測試系統(tǒng)稱為自動測試系統(tǒng)Automated Test System ATS或自動測試設(shè)備

7、Automated Test Equipment ATE。11第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義最初的自動測試系統(tǒng)：掃頻測試系統(tǒng)。(refer to chapter 7)12第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義圖1-1 丈量頻率呼應的自動測試系統(tǒng) 頻率呼應的自動測試系統(tǒng)可程控信號發(fā)生器被測件可程控電壓表可程控計數(shù)器可程控直流電源打印機繪圖儀 計算機 GPIB,RS232,開關(guān)器開關(guān)器13第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義計算機技術(shù)、自動控制方法的引入，促進了自動測試系統(tǒng)的開展。14第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義為軍事目的而提出的“萬能自動測試系統(tǒng)美國國防部1956年SETE方案：不依托任何文獻被測件

8、技術(shù)闡明書、儀器手冊、測試手冊；非熟練人員進展幾乎全自動的操作；以電子計算機的速度進展測試；經(jīng)過編程的靈敏性，順應任何詳細的測試義務。缺陷：雖然對測試人員的測試技藝的要求降低，但對其測試編程才干的要求提高；技術(shù)資料雖然由測試軟件取代，但軟件文檔依然很大；成果：促進了自動測試系統(tǒng)的開展。15第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義二、自動測試的意義大批量的產(chǎn)品消費制造，沒有自動測試系統(tǒng)，是難以想象的； 人們無法進入有損測試人員安康的場所； 無人值守；工業(yè)消費過程自動化已在現(xiàn)代化的消費過程中普遍運用； 自動化的突出特點之一是高速度，可以節(jié)約大量人力；依托具有計算、處置才干的控制器，獲得極寬的測 量頻率和動

9、態(tài)范圍；16第一節(jié) 自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)及意義到達多參數(shù)、多功能的測試效果； 消除或減弱隨機誤差和系統(tǒng)誤差，獲得極高的丈量確度； 帶來艱苦的經(jīng)濟效果； 大大節(jié)約了珍貴的高級復雜勞動力, 以改良產(chǎn)品的性能；推斷出事物的本質(zhì)和自然規(guī)律；科學技術(shù)的開展和提高有賴于測試。17第二節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)體系構(gòu)造從自動測試系統(tǒng)概念出發(fā)，可以籠統(tǒng)出現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)模型的構(gòu)造要素:可程控測試儀器、測試控制機、互聯(lián)規(guī)范數(shù)字接口和軟件系統(tǒng)，如圖1-2示。18器件功能區(qū)接口功能區(qū)器件功能區(qū)接口功能區(qū)器件功能區(qū)接口功能區(qū)接口功能區(qū)計算機本體區(qū)測試運用軟件測試編程言語操作系統(tǒng)儀器本體程控設(shè)備1程控設(shè)備2程控設(shè)備n數(shù)字總線測

10、試控制機測試軟件系統(tǒng)數(shù)字接口總線系 統(tǒng)圖1-2 自動測試系統(tǒng)構(gòu)造模型第二節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)體系構(gòu)造19第二節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)體系構(gòu)造1可程控測試設(shè)備：1可程控操作 2有接口功能區(qū) 2測試控制器：在功能上:測試控制器應該具有兩種才干，設(shè)備間互聯(lián)的規(guī)范接口總線資源管理才干對測試系統(tǒng)的測試設(shè)備操作控制才干。 在構(gòu)成上:硬件方面必需配有規(guī)范數(shù)字接口，以便同測試設(shè)備相容互聯(lián)；軟件系統(tǒng)中含有測試運用軟件開發(fā)環(huán)境。20第二節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)體系構(gòu)造3規(guī)范數(shù)字接口總線系統(tǒng) 互聯(lián)的設(shè)備與設(shè)備或說系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的用于信息交接的一部分界面，稱之為接口。為了在開放式互聯(lián)設(shè)備之間實行數(shù)字式信息交換所必需的一整套與

11、設(shè)備有關(guān)的接口的機械、電氣和功能要素，稱為數(shù)字接口系統(tǒng)。21第二節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)體系構(gòu)造4測試運用軟件及其開發(fā)環(huán)境 測試運用軟件 軟件開發(fā)手段：指測控計算機提供的操作系統(tǒng)、測試擴展高級編程言語、數(shù)據(jù)處置工具軟件和程序缺點診斷軟件等。測試運用軟件開發(fā)環(huán)境 22第三節(jié) 程控設(shè)備互聯(lián)協(xié)議程控設(shè)備互聯(lián)協(xié)議或模型，可用圖1-3描畫?？梢詺w納為物理互聯(lián)層和程控命令層協(xié)議。 儀器設(shè)計者及SCPI儀器設(shè)計者及SCPIADCBIEEE488.2規(guī)范DABCIEEE488.2規(guī)范GB/T15946/IEEE488.1規(guī)范遠地接口音訊系統(tǒng)器件X公用命令和訊問語法和數(shù)據(jù)構(gòu)造器件確定的音訊系統(tǒng)器件Y總線D層：器件功

12、能；C層：公用系統(tǒng)功能；B層：音訊通訊功能；A層：接口功能圖1-3 互連程控丈量設(shè)備通訊功能層23第三節(jié) 程控設(shè)備互聯(lián)協(xié)議一、數(shù)字接口總線1接口與接口系統(tǒng) 各個儀器的接口之間必需滿足以下幾個條件:1電氣相容 2功能相容 3機械相容 4運轉(zhuǎn)相容為在互聯(lián)設(shè)備間實行數(shù)字式信息交換所必需的一整套與設(shè)備有關(guān)的接口的機械、電氣和功能要素，稱為數(shù)字接口系統(tǒng)。 2數(shù)字接口總線的開展 在測試領(lǐng)域得以廣泛流行的有GPIB,VXI, LXI,USB,RS232C等。24第三節(jié) 程控設(shè)備互聯(lián)協(xié)議二、程控設(shè)備的器件數(shù)據(jù)的規(guī)范化程控設(shè)備器件數(shù)據(jù)編碼、格式、語義的非規(guī)范化給編程人員呵斥很大的困難，制約著ATS的推行運用。舉

13、例OUTPUT 703; F3R7T3OUTPUT 716; FD0C1C0A/RMESD10FD0：運用ASCII編碼 C1 C0 ：通道1開啟，通道2封鎖A/R：相對測試 MES：顯示丈量結(jié)果D10：10dB/格F3：測交流R7：第7檔T3：外觸發(fā)25第三節(jié) 程控設(shè)備互聯(lián)協(xié)議“IEEEstd488.2-1987:IEEE規(guī)范編碼、格式、協(xié)議和公用命令 (也稱為IEEE488.2)。1990年4月，推出的“可程控儀器規(guī)范命令SCPI使程控設(shè)備器件數(shù)據(jù)得到規(guī)范化。如教材圖1-3所示，它是在IEEE488.2的根底上，制定了設(shè)備設(shè)計者定義器件功能層特定器件數(shù)據(jù)語義時應該遵照的規(guī)范。26第四節(jié) 現(xiàn)

14、代自動測試系統(tǒng)類型一、關(guān)于自動測試系統(tǒng)分類 從接口總線特性出發(fā)劃分自動測試系統(tǒng)類別：公用自動測試系統(tǒng)；半公用自動測試系統(tǒng)；第二代現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)?，F(xiàn)代自動測試系統(tǒng)分類如下:基于GPIB數(shù)字接口總線(也含RS232、等):積木式自動測試系統(tǒng)基于VXI、CAMAC、PXI數(shù)字接口總線：模塊式自動測試系統(tǒng)基于嵌入式p內(nèi)總線：智能化儀器系統(tǒng)基于多數(shù)字接口總線：多總線交融式自動測試系統(tǒng)27第四節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型二、 積木式自動測試系統(tǒng)基于GPIB可程控測試設(shè)備數(shù)字接口總線組建的自動測試系統(tǒng)，稱為“積木式自動測試系統(tǒng)或稱“迭疊式自動測試系統(tǒng)。(如圖1-1所示)主要特點：1測試系統(tǒng)組建靈敏、方便，GP

15、IB設(shè)備利用率高。2測試系統(tǒng)規(guī)模較小，如：最多不能超越15臺設(shè)備，總線長度20米。3總線型銜接方式，組建方便、可靠性好。4數(shù)據(jù)比特并行傳輸，傳輸速率較低。5組建成測試系統(tǒng)的設(shè)備資源冗余量較大。GPIB積木式自動測試系統(tǒng)是小型實驗室實驗研討測試系統(tǒng)。28第四節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型圖1-1 丈量頻率呼應的自動測試系統(tǒng) 可程控信號發(fā)生器被測件可程控電壓表可程控計數(shù)器可程控直流電源打印機繪圖儀 計算機 GPIB開關(guān)器開關(guān)器29第四節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型三、智能儀器系統(tǒng) 含有P系統(tǒng)微型計算機的儀器，如最早的美國DANA公司的9000系列計數(shù)器、Systron Donner公司的7115數(shù)字電壓表等。

16、與傳統(tǒng)電子丈量儀器相比，含有P的儀器不但具有測試功能，還有數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處置與分析、多參數(shù)計算、自動校準、自動檢查、自動診斷、輸出控制與通訊的才干。 將含P的儀器稱為“Smart Instruments，或“Instruments based microcomputer 。圖1-4給出了一臺實時采樣數(shù)字存儲示波器DSO樣機組成框圖，它是典型智能P化儀器系統(tǒng)30第四節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型圖1-4 數(shù)字存儲示波器樣機組成 pcEXTPCA6154單板微機ISA總線Vin2pcACQEN光耦TRIARMSYSTRIACQENfwfwfsfs硬盤驅(qū)動固態(tài)電子盤pcpcpcpcpcGPIB總線Vin1

17、CH1與CH2一樣模擬電路數(shù)字電路CH2調(diào)理外觸發(fā)調(diào)理主觸發(fā)器ADC數(shù)字時基采集RAM模擬控制接口數(shù)字控制接口觸發(fā)調(diào)理CPUROMDRAMSSDVGAFDDIDEPS2COM1COM2GPIB口TFT屏軟盤驅(qū)動鍵盤、鼠標儀器面板盤信號采集測試功能嵌入式P監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字存儲示波器樣機組成DOS監(jiān)控程序31第四節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型四、模塊式儀器系統(tǒng)程控儀器規(guī)范外總線測控計算機=積木式自動測試系統(tǒng)測試功能件內(nèi)總線嵌入式P系統(tǒng)=智能化儀器系統(tǒng) 將儀器中的測試功能電路板模塊插件化，插入計算機內(nèi)總線槽上，組建計算機輔助測試系統(tǒng)。1980年某些儀器廠家研制單卡儀器IAC-Instruments-on-a-

18、card，就是最早的模塊式計算機內(nèi)總線儀器系統(tǒng)。1989國際上VXIbus結(jié)合體推出“VMEbus eXtensions for Instrumentation VXIbus system Specification. Revision 1.3 ,電子丈量領(lǐng)域內(nèi)的模塊式儀器自動測試系統(tǒng)規(guī)范總線規(guī)約。32第四節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型圖1-5為一個VXI模塊式儀器系統(tǒng)表示圖。33第四節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型五、 虛擬儀器系統(tǒng) 利用計算機強大的圖形工具和在線協(xié)助功能，建立圖形化的虛擬儀器面板，以完成對儀器功能的控制、數(shù)據(jù)處置和分析、顯示結(jié)果；那么這種包含實踐儀器操作、運用信息的軟件與PC機結(jié)合構(gòu)成的

19、儀器，就稱為虛擬儀器。虛擬儀器根本要素為：可重配置的測試功能模塊硬件集合體或稱硬件平臺；虛擬儀器軟件包或稱操作軟件平臺；計算機系統(tǒng)和計算機與硬件集合體的互聯(lián)總線。34第四節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型 圖1-6 虛擬儀器根本要素表示圖計算機系統(tǒng)輸出信號信號輸入儀器硬件平臺DACDSPADCMEM虛擬儀器根本要素表示圖總線操作軟件平臺VXIbus、GPIB接口驅(qū)動軟件儀器驅(qū)動器運用軟件開發(fā)環(huán)境C、VB、LabViewLabwindows/CVI運用軟件包35第四節(jié) 現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)類型將完好儀器模塊組合在一同，配以適當?shù)奶摂M儀器軟件，可以組建成龐大的多功能、多參數(shù)、高性能的自動測試系統(tǒng)。在某些場所下，

20、由原始功能模塊構(gòu)成小系統(tǒng)，借以軟件來重新組合，可以模擬某些特定的儀器。例如圖1-7電壓表SHADCDSP示波器頻譜儀 DACADSP脈沖發(fā)生 函數(shù)發(fā)生 恣意波發(fā)生 圖1-7 虛擬儀器功能表示圖15.60A36第五節(jié) 網(wǎng)絡化測試技術(shù)兩個問題擺在測試工程師面前：1.異地測試系統(tǒng)間通訊怎樣處理？2. GPIB和VXIbus是測試領(lǐng)域公用接口總線，計算機是通用的工業(yè)產(chǎn)品。通用的計算機開展快、價錢低、測試公用總線開展慢、本錢高。兩者在開展上無法匹配？從拓展測試設(shè)備定義的角度出發(fā)，將從任何地點、在任何時間都可以獲取到丈量數(shù)據(jù)的一切硬件、軟件條件的有機集合，稱為“網(wǎng)絡化測試儀器。運用網(wǎng)絡化測試設(shè)備，構(gòu)造網(wǎng)絡

21、化測試環(huán)境，需求處理那些問題呢？舉例闡明:NI公司為用戶提供了一種Ethernet-GPIB控制器: NI GPIB-ENET/10037第五節(jié) 網(wǎng)絡化測試技術(shù)圖1-8EthernetInternet網(wǎng)絡GPIB-ENET/100GPIB總線儀器1儀器nGPIB-ENET/100儀器1儀器nPC任務站EthernetEthernetIntranet運用GPIB總線38第五節(jié) 網(wǎng)絡化測試技術(shù) 經(jīng)過上述舉例闡明要處理好如下幾個問題：1網(wǎng)際間協(xié)議的轉(zhuǎn)接 a物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 b網(wǎng)絡層以上2操作系統(tǒng) 3測試運用程序開發(fā)環(huán)境軟件系統(tǒng) 4留意支持測試系統(tǒng)操作的實時性 自動測試系統(tǒng)網(wǎng)絡化是能夠的，有人以為網(wǎng)絡化測試技術(shù)是一種涵蓋范圍更寬、運用領(lǐng)域更廣的全新現(xiàn)代測試技術(shù)，是今后測試技術(shù)開展的必然方向之一。但就目前來說，還只能借助如今廣泛流行的、先進的計算機網(wǎng)絡技術(shù)。 39第五節(jié) 網(wǎng)絡化測試技術(shù)網(wǎng)絡化丈量儀器接口規(guī)范LXI進入2000年，以太網(wǎng)基的LXI(LAN Xtensions for Instrum