自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的原理、應(yīng)用與發(fā)展

1、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的原理、應(yīng)用與發(fā)展北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院測(cè)控系 李行善 于勁松摘要 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATS）廣泛應(yīng)用于各類產(chǎn)品（器件、部件、電路板、設(shè)備或系統(tǒng)）從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到使用維護(hù)的各個(gè)階段，對(duì)提高產(chǎn)品性能及生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本及整個(gè)生命周期成本，起著重要作用。對(duì)于飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦船或武器系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)更是這些它們的綜合保障設(shè)備的重要組成部分，對(duì)保障各類設(shè)備或武器系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性和提高戰(zhàn)斗力有重要意義。本文介紹自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的工作原理及發(fā)展概況，自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)的類型及測(cè)試程序集(TPS)開發(fā)的主要內(nèi)容，并對(duì)一些有代表性的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)述。希望本文對(duì)國(guó)內(nèi)從事這方面的研究工作的讀者有

2、所幫助。1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATS）的發(fā)展概況1.1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的概念與組成一般意義的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是對(duì)那些能自動(dòng)完成激勵(lì)、測(cè)量、數(shù)據(jù)處理并顯示或輸出測(cè)試結(jié)果的一類系統(tǒng)的統(tǒng)稱。通常這類系統(tǒng)是在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)控系統(tǒng)總線或儀器總線（CAMAC、GPIB、VXI、PXI等）的基礎(chǔ)上組建而成的，并且具有高速度、高精度、多功能、多參數(shù)和寬測(cè)量范圍等眾多特點(diǎn)。工程上的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（Automatic Test System，縮寫為ATS）往往針對(duì)一定的應(yīng)用領(lǐng)域和被測(cè)對(duì)象，并且常以應(yīng)用對(duì)象命名，如飛機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，雷達(dá)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，印制電路板自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等，也可以按照應(yīng)用場(chǎng)合來劃分，例如可分為生

3、產(chǎn)過程用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，場(chǎng)站維護(hù)用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATS）由自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（Automatic Test Equipment，ATE），測(cè)試程序集（Test Program Set，TPS）和TPS軟件開發(fā)工具所組成，如圖1 所示。圖1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）是指用來完成測(cè)試任務(wù)的全部硬件和相應(yīng)的操作系統(tǒng)軟件。ATE的心臟是計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)用來控制復(fù)雜的測(cè)試儀器如數(shù)字多用表，波形分析儀，信號(hào)發(fā)生器及開關(guān)組件等。這些設(shè)備在測(cè)試軟件的控制下工作，通常是提供被測(cè)對(duì)象中的電路或部件所要求的激勵(lì)，然后在不同的引腳、端口或連接點(diǎn)上測(cè)量被測(cè)對(duì)象的響應(yīng)，確定該被測(cè)對(duì)象是否具有規(guī)范中

4、規(guī)定的功能或性能。ATE有著自己的操作系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部事務(wù)的管理、跟蹤維護(hù)要求及測(cè)試過程排序，并存儲(chǔ)和檢索相應(yīng)的技術(shù)手冊(cè)內(nèi)容。ATE的典型特征是它在功能上的靈活性，例如用一臺(tái)ATE可以測(cè)試多種不同類型的電子設(shè)備。從部件檢測(cè)角度，ATE可用來實(shí)現(xiàn)對(duì)兩類黑盒子的測(cè)試，也就是用來測(cè)試：現(xiàn)場(chǎng)可更換單元（Line Replaceable Units，LRUs）或武器可更換組件（Weapons Replaceable Assemblies，WRAs）；車間可更換單元（Shop Replaceable Units，SRUs）。測(cè)試程序集（TPS）是與被測(cè)對(duì)象及其測(cè)試要求密切相關(guān)的。測(cè)試程序集由三部分組成，測(cè)

5、試程序軟件；測(cè)試接口適配器，測(cè)試被測(cè)對(duì)象所需的各種文件。測(cè)試軟件通常用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試語言如ATLAS寫成。對(duì)有些ATE，其測(cè)試軟件是直接用通用計(jì)算機(jī)語言如C，Ada編寫的。被測(cè)對(duì)象（Unit Under Test，UUT）有著各種不同的連接要求和輸入/輸出端口，因此UUT連到ATE通常要求有相應(yīng)的接口設(shè)備，稱為接口適配器，它完成UUT到ATE的正確、可靠的連接，并且為ATE中的各個(gè)信號(hào)點(diǎn)到UUT中的相應(yīng)I/O引腳指定信號(hào)路徑。開發(fā)測(cè)試軟件要求一系列的工具，這些工具統(tǒng)稱為測(cè)試程序集軟件開發(fā)工具，有時(shí)亦被稱為TPS軟件開發(fā)環(huán)境，它可包括： ATE和UUT仿真器， ATE和UUT描述語言； 編程工具，如各

6、種編譯器等。不同的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)所能提供的測(cè)試程序集軟件開發(fā)工具會(huì)有所不同。1.2 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用范圍自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要應(yīng)用在如下場(chǎng)合：1. 高速、高效率的功能、性能測(cè)試。那些大批量生產(chǎn)并且測(cè)試項(xiàng)目多而且復(fù)雜的電子產(chǎn)品（如大規(guī)模集成電路，大批量生產(chǎn)的印制電路板或電路組件等），必須采用相應(yīng)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。2. 快速檢測(cè)、診斷/維護(hù)，提高裝備的機(jī)動(dòng)性。飛機(jī)在飛行前和飛行后，導(dǎo)彈、魚雷等武器在發(fā)射前，都需要快速檢測(cè)與診斷，遇有故障則迅速定位與排除。沒有先進(jìn)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)支持根本不行。3. 高檔復(fù)雜設(shè)備的綜合檢測(cè)及過程監(jiān)視。飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中需要用一些自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來支持設(shè)計(jì)驗(yàn)證；在飛機(jī)生產(chǎn)/裝配過程中，自

7、動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)用來對(duì)并行作業(yè)的各個(gè)子系統(tǒng)的生產(chǎn)/裝配過程進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)視，實(shí)施協(xié)調(diào)和管理。軍用高檔設(shè)備研制過程中，環(huán)境試驗(yàn)（高、低溫，濕度，振動(dòng)，過載等）主要目的是分辨或替代那些不能承受惡劣環(huán)境條件的部件。由于處于環(huán)境試驗(yàn)中的被測(cè)對(duì)象復(fù)雜而貴重，測(cè)試項(xiàng)目多，而且要求在給定的很短時(shí)間內(nèi)完成，也必須采用相應(yīng)的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備才能完成。1.3 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展概況自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)經(jīng)歷了從專用型向通用型發(fā)展的過程。在早期，僅側(cè)重于自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）本體的研制，近來，則著眼于建立整個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)注重ATE研制和TPS的開發(fā)及可移植，以及人工智能在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用，正向著分布式的集成診斷測(cè)試系統(tǒng)

8、發(fā)展。1.3.1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展的三個(gè)階段自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展過程大體上可分為三個(gè)階段：1. 第一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)專用型專用型系統(tǒng)是針對(duì)具體測(cè)試要求而研制的，主要用于測(cè)試工作量很大的重復(fù)測(cè)試，高可靠性的復(fù)雜測(cè)試，用來提高測(cè)試速度或者用于人員難以進(jìn)入的惡劣環(huán)境。第一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)至今仍在應(yīng)用。這類系統(tǒng)是從人工測(cè)試向自動(dòng)測(cè)試邁出的重要的一步，是本質(zhì)上的進(jìn)步。它在測(cè)試功能、性能、測(cè)試速度和效率，以及使用方便等方面明顯優(yōu)于人工測(cè)試。第一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的缺點(diǎn)突出表現(xiàn)在接口及標(biāo)準(zhǔn)化方面，帶來的突出問題是： 復(fù)雜的被測(cè)對(duì)象的所有功能、性能測(cè)試若全部采用專用型自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，則所需要的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)目巨大，費(fèi)用高

9、昂，使保障設(shè)備的機(jī)動(dòng)能力降低。一旦被測(cè)對(duì)象退役，為其服務(wù)的一大批專用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)也隨之報(bào)廢。2第二代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)臺(tái)式儀器積木型它是在標(biāo)準(zhǔn)的接口總線的基礎(chǔ)上，以積木方式組建的系統(tǒng)。系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備（計(jì)算機(jī)、可程控儀器、可程控開關(guān)等）均為臺(tái)式設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備都配有符合接口標(biāo)準(zhǔn)的接口電路。組裝系統(tǒng)時(shí)，用標(biāo)準(zhǔn)的接口總線電纜將系統(tǒng)所含的各臺(tái)設(shè)備連在一起構(gòu)成系統(tǒng)。這種系統(tǒng)組建方便，組建者一般不需要自己設(shè)計(jì)接口電路。積木式特點(diǎn)使得這類系統(tǒng)更改、增減測(cè)試內(nèi)容很靈活，而且設(shè)備資源的復(fù)用性好。系統(tǒng)中的通用儀器既可作為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的設(shè)備來用，亦可作為獨(dú)立的儀器使用。應(yīng)用一些基本的通用智能儀器可以在不同時(shí)期，針對(duì)不同

10、的要求，靈活地組建不同的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。組建這類自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)普遍采用的接口總線為可程控儀器的通用接口總線GPIB（General Purpose Interface Bus），在美國(guó)亦稱此總線為IEEE 488，HP-IB。在歐洲、日本常稱之為IEC 625。在我國(guó)國(guó)內(nèi)，人們常稱之為GPIB或IEEE 488，并已公布了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。采用GPIB總線組建的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)特別適合于科學(xué)研究或武器裝備研制過程中的各種試驗(yàn)、驗(yàn)證測(cè)試?；贕PIB總線的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)為： 總線的傳輸速率不夠高（最大傳輸速率為1Mbytes/s），很難以此總線為基礎(chǔ)組建高速、大數(shù)據(jù)吞吐量的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。儀器的

11、機(jī)箱、電源、面板、開關(guān)大部分都是重復(fù)配置的，它阻礙了系統(tǒng)的體積、重量的進(jìn)一步降低，難以組建體積小、重量輕的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。3. 第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)模塊化儀器集成型這類系統(tǒng)基于VXI、PXI等測(cè)試總線，主要由模塊化的儀器/設(shè)備所組成。VXI總線（VMEbus eXtensions for Instrumentation）是VME計(jì)算機(jī)總線向儀器/測(cè)試領(lǐng)域的擴(kuò)展，具有高達(dá)40Mbytes/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。PXI總線是PCI總線（其中的Compact PCI總線）向儀器/測(cè)量領(lǐng)域的擴(kuò)展，其中數(shù)據(jù)傳輸速率為132264Mbytes/s。以這兩種總線為基礎(chǔ)，可組建高速、大數(shù)據(jù)吞吐量的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)中

12、，儀器、設(shè)備或嵌入計(jì)算機(jī)均以VXI（或PXI）總線的形式出現(xiàn)，眾多模塊化儀器/設(shè)備均插入帶有VXI（或PXI）總線插座、插槽、電源的VXI（或PXI）總線機(jī)箱中，儀器的顯示面板及操作，用統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)顯示屏以軟面板的形式來實(shí)現(xiàn)，避免了系統(tǒng)中各儀器、設(shè)備在機(jī)箱、電源、面板、開關(guān)等方面的重復(fù)配置，大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的體積、重量并能在一定程度上節(jié)約成本。第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、數(shù)據(jù)吞吐量大、體積小、重量輕，系統(tǒng)組建靈活，擴(kuò)展容易，資源復(fù)用性好，標(biāo)準(zhǔn)化程度高等眾多優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前先進(jìn)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)特別是軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的主流組建方案。在組建這類系統(tǒng)中，VXI總線規(guī)范是其硬件標(biāo)準(zhǔn)，VXI即插即用

13、規(guī)范（VXI Plug & Play）為其軟件標(biāo)準(zhǔn)，以貨架產(chǎn)品（COTS）形式提供的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境（LabWindows/CVI、LabVIEW、VEE等）為研制測(cè)試軟件可采用的基本軟件開發(fā)工具。目前，尚有一部分儀器不能以VXI（或PXI）總線模塊的形式提供，因此，在以VXI總線系統(tǒng)為主的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，還可以用GPIB總線，靈活連接所需的GPIB總線臺(tái)式儀器。1.3.2 軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展概況軍方的需求不僅促成了新的測(cè)試系統(tǒng)總線及新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的誕生，并促使ATS/ATE的設(shè)計(jì)思想、開發(fā)策略發(fā)生重大變化。圖2 CASS混合測(cè)試系統(tǒng)早期的軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是針對(duì)具體武器型號(hào)和系列的，不

14、同系統(tǒng)間互不兼容，不具有互操作性。專用測(cè)試系統(tǒng)的維護(hù)保障費(fèi)用高昂，美國(guó)僅80年代用于軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的開支就超過510億美元。從80年代中期開始，美國(guó)軍方就著手研制針對(duì)多種武器平臺(tái)和系統(tǒng)，由可重用的公共測(cè)試資源組成的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。在美國(guó)，軍種內(nèi)部通用的系列化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)形成，主要有：海軍的綜合自動(dòng)支持系統(tǒng)（CASS）；陸軍的集成測(cè)試設(shè)備系列（IFTE）；空軍的電子戰(zhàn)綜合測(cè)試系統(tǒng)（JSECST）；海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的第三梯隊(duì)測(cè)試系統(tǒng)（TETS）。其中以洛克希德馬丁公司為主承包商的海軍CASS系統(tǒng)最為成功。 CASS系統(tǒng)于1986年開始設(shè)計(jì)，1990年投入生產(chǎn)，主要用于武器系統(tǒng)的中間級(jí)維護(hù)。CAS

15、S系列基本型稱為混合型，能夠覆蓋各種武器的一般測(cè)試項(xiàng)目，ATE采用DEC工作站為主控計(jì)算機(jī)，由5個(gè)機(jī)柜組成，包括：控制子系統(tǒng)，通用低頻儀器、數(shù)字測(cè)試單元，通信接口，功率電源，開關(guān)組件等，如圖2所示。在混合型基礎(chǔ)上，CASS針對(duì)特殊用途擴(kuò)展又形成射頻、通信/導(dǎo)航/應(yīng)答識(shí)別型、光電型等各類系統(tǒng)。美軍海軍陸戰(zhàn)隊(duì)委托MANTEC公司研制的TETS測(cè)試系統(tǒng)（圖3）是用于武器系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的便攜式通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，具有良好的機(jī)動(dòng)能力，能夠?qū)Ω鞣N模擬、數(shù)字和射頻電路進(jìn)行診斷測(cè)試。該系統(tǒng)包括4個(gè)便攜式加固機(jī)箱，2個(gè)VXI總線儀器機(jī)箱，1個(gè)可編程電源機(jī)箱及1個(gè)固定電源機(jī)箱，主控計(jì)算機(jī)為加固型軍用便攜機(jī)，運(yùn)行Win

16、dows/NT 操作系統(tǒng)。圖3 TETS測(cè)試系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)亦有極大發(fā)展，正處于專用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)向通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變過程中。在通用ATE技術(shù)方面，按照模塊化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，基于VXI、PXI和GPIB總線的在一定范圍通用的各類自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)正陸續(xù)推出，通用ATE平臺(tái)技術(shù)的研究也正在開展。進(jìn)一步開展測(cè)試系統(tǒng)的儀器互換性、TPS開發(fā)技術(shù)和基于測(cè)試信息共享的集成診斷技術(shù)的研究是十分必要的。2 自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）和測(cè)試程序集（TPS）2.1 自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）實(shí)際上，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)從第一代到第二代、第三代，從專用型到通用型的發(fā)展的歷史，就是其相應(yīng)的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）從第

17、一代向第二代、第三代發(fā)展的過程。在早期，TPS的開發(fā)過程不是獨(dú)立的研制過程，TPS產(chǎn)品往往是由ATE制造商連同所生產(chǎn)的ATE產(chǎn)品一起提供，在這一時(shí)期，人們所指的“ATE系統(tǒng)”與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有相同的含義。采用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備最直接的目的是將產(chǎn)品的測(cè)試過程自動(dòng)化，基本做法是將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品測(cè)試所需的資源集成到一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)之中，測(cè)試過程由系統(tǒng)中的控制器（計(jì)算機(jī)）通過執(zhí)行測(cè)試軟件來控制人-機(jī)接口（CRT、鍵盤、打印機(jī)）信號(hào)源（激勵(lì)）測(cè)量?jī)x器（響應(yīng)）測(cè)試夾具及適配電路被測(cè)對(duì)象（UUT）控制器開關(guān)系統(tǒng)ATE轉(zhuǎn)換命令UUT響應(yīng)送測(cè)量?jī)x器信號(hào)到UUT圖4 ATE的基本組成，如圖4所示。ATE中，控制器與信號(hào)源、測(cè)量

18、儀器及開關(guān)系統(tǒng)之間的連接采用非標(biāo)準(zhǔn)的接口總線時(shí)，則構(gòu)成第一代專用型ATE。若ATE中，控制器、信號(hào)源、測(cè)量?jī)x器等之間的連接是通過程控儀器的通用接口總線GPIB來實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成第二代ATE系統(tǒng)?？刂破鳌y(cè)量?jī)x器、程控電源和開關(guān)系統(tǒng)在電氣上都是具有GPIB接口的臺(tái)式智能儀器，它們?cè)陔姎馍鲜峭ㄟ^標(biāo)準(zhǔn)的GPIB電纜串接，而在機(jī)械上是各個(gè)獨(dú)立的儀器在ATE機(jī)柜中累疊安放。當(dāng)ATE中的信號(hào)源、測(cè)量?jī)x器、矩陣開關(guān)/多路轉(zhuǎn)換器等設(shè)備為VXI（或PXI）總線模塊，系統(tǒng)組建以VXI（或PXI）總線為基礎(chǔ)時(shí)，則為第三代ATE系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，其核心的測(cè)量?jī)x器、信號(hào)源、開關(guān)組件等被集成到一個(gè)或幾個(gè)VXI（或PXI）總線

19、機(jī)箱中，其控制器可以是嵌入式的，這時(shí)它是一個(gè)模塊化的計(jì)算機(jī)，直接插入VXI（或PXI）總線機(jī)箱中。它對(duì)儀器、設(shè)備的控制直接通過VXI（或PXI）總線進(jìn)行，傳輸速度最高?？刂破饕部梢允峭庵玫耐ㄓ糜?jì)算機(jī)，這時(shí)控制器對(duì)VXI儀器等設(shè)備的控制需經(jīng)過外總線GPIB或MXI-2（多系統(tǒng)接口總線）等來實(shí)現(xiàn)。其傳輸速率低于內(nèi)嵌控制器，但具有更好的配置靈活性且升級(jí)方便。LAN圖 5 以VXI總線為核心的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的硬件配置實(shí)例GPIBMXI程控電源系統(tǒng)VXI機(jī)箱1及其儀器模塊VXI機(jī)箱2及其儀器模塊接口適配器UUT動(dòng)/靜壓給定設(shè)備其它外部設(shè)備角度給定設(shè)備控制器圖5中的控制器為外置式通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)或臺(tái)式計(jì)算

20、機(jī)，它通過多系統(tǒng)擴(kuò)展接口總線MXI-2（Multi-system eXtension Interface bus）來控制一個(gè)或多個(gè)VXI機(jī)箱所擁有的所有VXI模塊，具體采用的硬件是：在外置式計(jì)算機(jī)中插入一塊PC-MXI卡，每個(gè)VXI機(jī)箱的0槽（機(jī)箱最左端位置）插入具有VXI-MXI接口功能的VXI模塊，然后通過標(biāo)準(zhǔn)的MXI-2總線電纜連接起來?？刂破饕部梢圆捎们度胧絇C機(jī)，這時(shí)它以VXI總線模塊的形式出現(xiàn)，需插入VXI機(jī)箱的0槽。a）采用嵌入式PC機(jī)及MXI總線控制的多機(jī)箱VXI系統(tǒng)b）采用GPIB總線控制的多機(jī)箱VXI系統(tǒng)圖6 VXI總線系統(tǒng)的兩種配置方案為了實(shí)現(xiàn)多VXI機(jī)箱配置，需在含嵌入

21、式PC機(jī)的VXI機(jī)箱中插入一塊VXI-MXI接口模塊，以實(shí)現(xiàn)與其它VXI機(jī)箱的擴(kuò)展連接。采用嵌入式控制器的主要優(yōu)點(diǎn)是獲得最高的傳輸速率，因?yàn)樗鼘?duì)VXI儀器的控制是直接通過VXI總線進(jìn)行的，具有40Mbytes/s的傳輸速率，其缺點(diǎn)是控制器的價(jià)格較高并且升級(jí)不甚方便。對(duì)于傳輸速度要求不高的場(chǎng)合，可采用GPIB總線連接多VXI機(jī)箱，這種配置方案成本最低，具有經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)點(diǎn)，但傳輸速率小于1Mbytes/s。采用IEEE1394串行總線來控制的VXI總線機(jī)箱已經(jīng)成為較為流行的一種。IEEE1394總線有著高達(dá)400Mbps的位速率，用它組建的實(shí)際測(cè)試系統(tǒng)可達(dá)到約15Mbytes/s的傳輸速率，遠(yuǎn)高于

22、采用GPIB總線的方案的傳輸速率，是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的VXI系統(tǒng)組建方案（圖7）。ATE的與外界的接口部分需遵循一定的接口標(biāo)準(zhǔn)。為了使得多種類型的接口適配器都能方便地接到同一臺(tái)ATE， 圖7 采用IEEE1394的 它們與ATE的電氣、機(jī)械連接可采用ICA（Interface Connector VXI總線系統(tǒng) Assembly，接口連接器組件，在ATE上）和ITA（Interface Test Adapter，接口測(cè)試適配器模塊，在接口適配器上）配對(duì)，以“接卡”方式快速地接入或拆卸。采用ICA/ITA連接時(shí)，被測(cè)對(duì)象通過接口適配器與ATE相連的情形如圖8所示。接口適配器適配器接口儀器#1儀器

23、#2VXI儀器儀器#N電源#1開關(guān)矩陣/多路轉(zhuǎn)換器UUT被測(cè)對(duì)象自動(dòng)測(cè)試設(shè)備 （ATE）儀器#1儀器#2VXI儀器儀器#N電源#1開關(guān)矩陣/多路轉(zhuǎn)換器UUT被測(cè)對(duì)象ICAITA扣接自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）圖8 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的接口連接示意2.2 ATE的類型常見的ATE系統(tǒng)都屬于下列6種自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的范疇：l 半導(dǎo)體產(chǎn)品及器件自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)l 電路板自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)l 功能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)l 采用替換對(duì)比方法的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)l 采用參考對(duì)比方法的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)l 基于通用ATE的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)2.2.1 半導(dǎo)體產(chǎn)品及器件自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)例一些ATE用來測(cè)試數(shù)字器件，包括超大規(guī)模集成電路（VLSI）、存儲(chǔ)器芯片和微處

24、理器。另一些ATE則專門用來測(cè)試模擬器件、分立器件。2.2.2 電路板自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)圖9 采用MXI總線控制的多VXI機(jī)箱的ATE配置用來自動(dòng)檢測(cè)印制電路板（PCB）的一些重要參數(shù)如連接、短路和開路等，測(cè)量并檢驗(yàn)一些板上所裝器件的功能和性能。利用電路板ATE能檢測(cè)出不合格的印制電路板本身或不合格的已組裝了元、器件的印制電路板。被測(cè)的電路板要放入ATE的“針床”（bed-of-nails）夾具中，該夾具有著大量的彈簧接入引腳（有時(shí)多達(dá)300片）能可靠地連接被測(cè)電路板所希望接入的一些點(diǎn)。夾具的部分引腳連到ATE的激勵(lì)源，而用于測(cè)量的儀器可連接到被測(cè)集成電路的每個(gè)引腳來完成所要求的測(cè)量。這類ATE軟件

25、的設(shè)備庫(kù)中包含著大量的元、器件特性信息，利用用戶提供的關(guān)于每個(gè)器件的型號(hào)，它們?cè)陔娐钒迳系奈恢?，器件間連接的信息以及其它描述被測(cè)電路板特征的信息，可以在設(shè)備庫(kù)中建立起對(duì)該被測(cè)電路板的“印象”并存儲(chǔ)之。該“印象”的實(shí)質(zhì)就是在數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)先放置著該電路板在給定輸入條件下，一些關(guān)鍵測(cè)量點(diǎn)的允許數(shù)值范圍。在測(cè)試過程中，ATE每次隔離一個(gè)器件，其控制器控制給電路板的指定輸入引腳加上合適的信號(hào)，在相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)測(cè)量得到實(shí)際輸出值，然后將該值與所存儲(chǔ)的允許數(shù)值范圍做比較，再通過執(zhí)行一定的分析和推理算法，來判斷該電路板是否工作正常，在電路板故障時(shí)進(jìn)一步確定待隔離的部件是否故障。這種方法對(duì)定位短路、開路、故障器件、

26、錯(cuò)誤或遺漏的連線以及其間的安裝錯(cuò)誤等十分有用。2.2.3 功能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)功能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)涵蓋著從板級(jí)到系統(tǒng)級(jí)十分寬廣的對(duì)象范圍。功能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)通過在被測(cè)對(duì)象（即UUT，可以是各種電路板、組件、系統(tǒng)等）的一些輸入端加各種激勵(lì)，然后測(cè)量UUT的響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)所要求的檢測(cè)。功能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中常用存儲(chǔ)響應(yīng)（stored response）法和特征分析（signature analysis）法來檢查UUT對(duì)特定激勵(lì)的響應(yīng)。2.2.4 采用替換對(duì)比方法的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)整個(gè)最終產(chǎn)品作為整體系統(tǒng)被置于ATE系統(tǒng)中進(jìn)行維修。維修者將一個(gè)好的單元從產(chǎn)品系統(tǒng)中抽出而插入相應(yīng)的同型的被測(cè)單元（UUT）。 測(cè)試信號(hào)被加到

27、系統(tǒng)并測(cè)量、記錄相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)。如果這時(shí)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果為“通過”，則所插入的UUT被推定為“好”的。以這種檢測(cè)方法為基礎(chǔ)的ATE比較經(jīng)濟(jì)。這種ATE系統(tǒng)對(duì)故障隔離的支持很少，采用這種檢測(cè)方法有可能會(huì)漏掉被測(cè)單元中的某些疑難故障。這種檢測(cè)方法可成功地應(yīng)用于小批量生產(chǎn)環(huán)境。2.2.5 采用參考對(duì)比方法的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)基本檢測(cè)思路是將被測(cè)單元與一個(gè)同型號(hào)的已知為好的參考單元在同時(shí)運(yùn)行中進(jìn)行比較。ATE同時(shí)施加同樣的信號(hào)到這兩個(gè)單元，然后比較在該兩個(gè)單元的輸出端或其它節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)。這種方法是用工作正常的真實(shí)參考單元來代替對(duì)各種“標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信號(hào)”的存儲(chǔ)。參考對(duì)比方法是一種經(jīng)濟(jì)的檢測(cè)UUT的方法，采用這種方法而組

28、建的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是基于如下前提：如果被測(cè)單元與參考單元對(duì)各種激勵(lì)信號(hào)均呈現(xiàn)同樣的響應(yīng)，則判定該被測(cè)單元是“好”的。2.2.6 采用通用ATE的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)通用ATE的基本研制思路是使所研制的ATE對(duì)一大類或多類測(cè)試需求具有通用性。可采取兩個(gè)方面的綜合策略：一種為“縱向”綜合，表現(xiàn)為對(duì)某一類產(chǎn)品生命周期的不同階段（設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)階段）或?qū)δ承?fù)雜裝備（如飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦船）的系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件的測(cè)試需求采用共同的硬件及軟件測(cè)試結(jié)構(gòu)或平臺(tái)。另一種通用ATE是對(duì)不同測(cè)試需求的“橫向”綜合，表現(xiàn)為對(duì)不同型號(hào)或不同時(shí)期生產(chǎn)的某些類別的復(fù)雜產(chǎn)品（如雷達(dá)、通信裝備、飛行控制系統(tǒng)等）的測(cè)試需求用共

29、同的測(cè)試平臺(tái)或測(cè)試結(jié)構(gòu)來滿足。無論哪一種綜合策略，其通用性主要表現(xiàn)在：1. 采用一種核心的測(cè)試結(jié)構(gòu)作為通用的基本系統(tǒng)，該基本系統(tǒng)是面向測(cè)試應(yīng)用環(huán)境，而不是針對(duì)具體的工程要求而設(shè)計(jì)的；2. 系統(tǒng)擁有足夠的激勵(lì)、測(cè)量和開關(guān)資源，并具有良好的資源復(fù)用性，其主要資源應(yīng)為貨架產(chǎn)品；3. 系統(tǒng)應(yīng)是可重構(gòu)的（reconfigurable）、開放的和擴(kuò)展容易的，為此，系統(tǒng)組建應(yīng)該遵循國(guó)際通用的測(cè)試硬件及軟件標(biāo)準(zhǔn)；4. 系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)應(yīng)遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)或按所擬定的通用規(guī)范進(jìn)行，應(yīng)為相應(yīng)的測(cè)試程序集（TPS）開發(fā)提供接口規(guī)范和測(cè)試程序的開發(fā)工具。按被測(cè)對(duì)象的信號(hào)或功能特征，可將通用ATE規(guī)定為覆蓋以下幾類ATE之一

30、、之二或全部：（1）數(shù)字ATE。主要用來檢測(cè)數(shù)字設(shè)備，數(shù)字組件、數(shù)字電路板一類被測(cè)對(duì)象；（2）低頻ATE。主要用來檢測(cè)信號(hào)頻率在100kHz以下的各類設(shè)備、組件、電路板等；（3）IF及RF系統(tǒng)ATE。主要用來檢測(cè)各類中頻及射頻設(shè)備及組件；（4）微波ATE。主要用來檢測(cè)各類微波設(shè)備及組件；（5）傳遞函數(shù)ATE。主要用來檢測(cè)被測(cè)設(shè)備、部件、器件的傳遞函數(shù)，評(píng)估其動(dòng)態(tài)品質(zhì)。按被測(cè)對(duì)象在其產(chǎn)品生命周期中所處的階段，可將ATE劃分為：（1）在產(chǎn)品開發(fā)階段所使用的ATE。在此階段，被測(cè)對(duì)象尚在研制之中，其測(cè)試需求尚未最終確定。GPATE應(yīng)是采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)控總線的、開放式、模塊化的，應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)的可重構(gòu)的小

31、型ATE系統(tǒng)，資源的配置以夠用為原則。重要的特征是系統(tǒng)的可重構(gòu)性及編程的簡(jiǎn)易性。（2）產(chǎn)品生產(chǎn)過程使用的ATE。這類ATE用來完成在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中從部件到系統(tǒng)的一系列的測(cè)試任務(wù)。生產(chǎn)過程用的GPATE宜是一種具有層次結(jié)構(gòu)（hierarchy）的ATE系統(tǒng)，分為：（）準(zhǔn)手動(dòng)測(cè)試設(shè)備。這類ATE擁有足夠的由計(jì)算機(jī)控制的激勵(lì)資源和儀器模塊，操作者用鍵盤、鼠標(biāo)借助儀器軟面板來控制。這種系統(tǒng)適合用來檢測(cè)正處于制造中的小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。（）小型ATE。這類系統(tǒng)只需要采用少量的激勵(lì)和測(cè)量?jī)x器模塊，適合用來檢測(cè)部件、子單元及其相關(guān)的電路板。（）多功能ATE。這類ATE用來從功能上檢測(cè)像整個(gè)飛機(jī)、導(dǎo)彈這一類完整

32、的大系統(tǒng)，也可以用來檢測(cè)其中的某些重要的子系統(tǒng)和關(guān)鍵部件，并且擁有一定的故障診斷能力。這類系統(tǒng)能夠完成很寬范圍的各種測(cè)試任務(wù)，其信號(hào)頻率范圍從直流到微波。這類系統(tǒng)要求較多的激勵(lì)及測(cè)量?jī)x器模塊，其中多數(shù)資源與在準(zhǔn)手動(dòng)測(cè)試設(shè)備和小型ATE中所使用的資源相同。（）分布式ATE。這類ATE系統(tǒng)是將前述3類ATE連到一個(gè)中央控制系統(tǒng)，它可提供如下能力：（a）趨勢(shì)分析；（b）診斷/仿真；（c）集中完成文檔編制和硬拷貝；（d）程序制備；（e）程序的批量存儲(chǔ)。（3）現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)用ATE。這類ATE面臨的被測(cè)對(duì)象的數(shù)量巨大、品種繁多，通用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（GPATE）最適合在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)中使用。因?yàn)樗撕軐挿秶牟煌?/p>

33、能的ATE的服務(wù)功能，解決了不同ATE之間的兼容性問題。由于不同類型的被測(cè)對(duì)象的ATE都采用同樣的基本系統(tǒng)，使用相同的標(biāo)準(zhǔn)總線及模塊化結(jié)構(gòu)以及相同的軟件結(jié)構(gòu)和軟件工具，借助GPATE的可重構(gòu)性能力，能使一臺(tái)ATE支持對(duì)各種不同UUT的檢測(cè)。場(chǎng)站維護(hù)用ATE應(yīng)是基地維修用ATE的一個(gè)子集?；鼐S修用ATE宜是工廠中使用的多功能ATE的一個(gè)子集，這樣做能較好地解決從工廠制造到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)階段的產(chǎn)品ATE的兼容問題。2.2.7 軍用ATE研制中所采用的新策略一是采用模塊化、開放式通用結(jié)構(gòu)，以綜合通用的ATE代替單一功能的產(chǎn)品專用檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)資源共享；采用共同的測(cè)試策略，統(tǒng)一規(guī)劃?rùn)C(jī)載設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造用和

34、維修檢測(cè)用測(cè)試設(shè)備（ATE）的研制，采用共同的硬件及軟件平臺(tái)，從設(shè)計(jì)過程開始，采用“增殖開發(fā)”的方式使后一階段測(cè)試設(shè)備的研制能利用前一階段的開發(fā)成果。另外就是開發(fā)先進(jìn)的LRU、SRU故障診斷技術(shù)，采用非介入式（non-intrusive）方法，如采用熱象、電磁、X射線等檢測(cè)手段；在診斷技術(shù)中應(yīng)用人工智能（專家系統(tǒng)、綜合診斷技術(shù)等）及多傳感器融合技術(shù)。大大提高了ATE對(duì)LRU的診斷正確率并且降低了對(duì)操作人員的素質(zhì)要求。2.3 測(cè)試程序集（TPS）測(cè)試程序集（TPS）是與被測(cè)對(duì)象（UUT）及其測(cè)試要求密切有關(guān)的硬件與軟件的集合，TPS由測(cè)試程序（Test Program，縮寫為TP），接口適配器（

35、Test Unit Adapter，縮寫為TUA）及其專用電纜，測(cè)試/診斷被測(cè)對(duì)象所需的文件及附加的設(shè)備三部分組成，TPS的高質(zhì)量低成本開發(fā)和有效的使用和維護(hù)，至今仍是自動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域面臨的重要研究課題，TPS的開發(fā)和高質(zhì)量的交付是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的總成本中，TPS是極其重要的成本因素，對(duì)于某些復(fù)雜的被測(cè)對(duì)象如飛機(jī)、導(dǎo)彈這一類系統(tǒng)，其各類UUT測(cè)試所需要的多種TPS的總成本，甚至?xí)^ATE的成本。測(cè)試程序（TP）是在ATE的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，用于控制ATE的資源來測(cè)試指定的被測(cè)對(duì)象（UUT）的軟件的總稱，它包含對(duì)測(cè)試過程的控制及對(duì)所測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)的處理，完成對(duì)被測(cè)對(duì)象是“正?！边€是“故

36、障”的判斷。在“故障”時(shí)，還應(yīng)能隔離故障，找出故障源。這兩部分軟件的開發(fā)必須以對(duì)UUT的詳盡分析為基礎(chǔ)，要求該UUT的生產(chǎn)商提供UUT的各種技術(shù)文件、資料和圖紙，通常包括下述文件的一部分或全部：UUT的產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)，UUT的硬件和軟件開發(fā)規(guī)范，UUT的硬件及軟件的設(shè)計(jì)說明，原理電路圖和邏輯圖，接口控制連接圖，產(chǎn)品驗(yàn)收測(cè)試文件，生產(chǎn)商已開發(fā)的測(cè)試需求文件，現(xiàn)有的測(cè)試程序，UUT的BIT（Built-In Test，內(nèi)部測(cè)試）文件，UUT的重要時(shí)序圖和波形圖，與UUT有關(guān)的重要的公式和傳遞函數(shù)，UUT的故障模式及相關(guān)的數(shù)據(jù)等。這就要求測(cè)試程序的開發(fā)者不僅要有軟件開發(fā)能力和經(jīng)驗(yàn)，還應(yīng)有足夠的與UUT

37、有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)UUT的深入分析和理解。另一方面，UUT的各種技術(shù)文件和資料又往往涉及該UUT生產(chǎn)商的專有權(quán)，這也增加了測(cè)試程序開發(fā)的難度。為了實(shí)現(xiàn)TPS的可移植性（transportable），即TPS可與不同的ATE配合工作，要求測(cè)試程序采用通用的測(cè)試語言（如ATLAS語言）編寫，或在規(guī)定的系列通用的軟件環(huán)境開發(fā)環(huán)境下完成開發(fā)。接口適配器（TUA）用于連接ATE與UUT， 接口適配器的一側(cè)可通過接卡器（Receiver）的ICA與ITA的配對(duì)插接，完成接口適配器與ATE的連接。在接口適配器的另一側(cè)配置一組連接器插座，再經(jīng)由若干專用的測(cè)試電纜，連接到相應(yīng)的UUT，如圖10 所示。（T

38、UA）圖10 接口適配器的作用示意為了實(shí)現(xiàn)TPS的可移植，接口適配器與ATE的接口必需遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)通用的接口連接規(guī)范，其中，ARINC 608A規(guī)范是一個(gè)重要的規(guī)范，其中關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)接口模塊，標(biāo)準(zhǔn)接口功能說明，接卡器模塊定義，標(biāo)準(zhǔn)接口機(jī)械規(guī)范，ATE電纜走線及接地連接指導(dǎo)，接口適配器的識(shí)別等方面的內(nèi)容對(duì)接口適配器的開發(fā)極具參考價(jià)值。TPS的開發(fā)工作可劃分為兩個(gè)主要方面：一是建立TPS的開發(fā)環(huán)境，二是TPS的工程實(shí)現(xiàn)。前者包括制訂開發(fā)策略，確定人員配置，擬定開發(fā)進(jìn)度計(jì)劃，選擇必需的開發(fā)工具，建立各TPS中的共同的開發(fā)進(jìn)程等。工程實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容包括針對(duì)各個(gè)UUT分析測(cè)試需求并編寫需求文件，確定UU

39、T的測(cè)試策略和診斷方法，完成TPS的硬件和軟件的設(shè)計(jì)與集成，TPS產(chǎn)品交付及用戶培訓(xùn)等。3 國(guó)外的一些通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)3.1 早期的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)CASS（綜合自動(dòng)支持系統(tǒng)）計(jì)劃是美國(guó)海軍于上世紀(jì)八十年代初提出的，旨在降低自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的生命周期成本并確保ATE系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，用于美國(guó)海軍武器系統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)試系列。美國(guó)空軍提出了MATE（Modular Automatic Test Equipment，模塊化自動(dòng)測(cè)試設(shè)備）計(jì)劃，也是為了降低武器系統(tǒng)在維修階段的成本。MATE概念就是為各種ATE規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，它為美國(guó)空軍的各種ATE系統(tǒng)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范集。美國(guó)陸軍提出了IFTE（Integrat

40、ed Family of Test Equipment，集成測(cè)試設(shè)備系列）計(jì)劃，IFTE的目的是提供用于在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試各種現(xiàn)場(chǎng)可更換單元（LRU）的ATE設(shè)備并替代美國(guó)陸軍已有的各種維修級(jí)別的測(cè)試設(shè)備。另一種通用ATE系統(tǒng)CAM系統(tǒng)來自汽車界，現(xiàn)在被稱為T-100系統(tǒng)，其目的是在維修車間提供一種自動(dòng)化測(cè)試各種汽車的手段。CTS（通用測(cè)試站）系統(tǒng)是上世紀(jì)九十年代中期休斯公司受美國(guó)海軍委托研制的用于測(cè)試制導(dǎo)武器的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，CTS能完成對(duì)20種制導(dǎo)武器（導(dǎo)彈、魚雷）的自動(dòng)測(cè)試。由控制子系統(tǒng)、低頻子系統(tǒng)組成核心系統(tǒng)，通過附加雷達(dá)子系統(tǒng)、光電子系統(tǒng)、大功率電源子系統(tǒng)等選件來滿足不同的測(cè)試需求。TET

41、S系統(tǒng)是美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)用于戰(zhàn)場(chǎng)前沿武器維修的便攜式通用測(cè)試系統(tǒng)，經(jīng)過競(jìng)標(biāo)由美國(guó)MANTEC公司承制，該系統(tǒng)1999年交付。包括四個(gè)便攜式加固機(jī)箱，兩個(gè)VXI總線檢測(cè)/激勵(lì)模塊機(jī)箱，一個(gè)可編程模塊電源機(jī)箱，一個(gè)固定式模塊電源機(jī)箱。其VXI測(cè)試系統(tǒng)包括泰瑞達(dá)公司的數(shù)字測(cè)試子系統(tǒng)M910。接口采用VPC 90連接。ATEC6系列為法國(guó)宇航公司上世紀(jì)九十年代中期生產(chǎn)的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，用于波音、空中客車等民用飛機(jī)和幻影-2000軍用飛機(jī)的測(cè)試、維修?；鞠到y(tǒng)包括SUN工作站，VXI總線檢測(cè)/激勵(lì)模塊，GPIB總線可編程電源。接口標(biāo)準(zhǔn)為ARINC 608A。表1列出了上世紀(jì)九十年代末國(guó)外幾種主要的通用測(cè)

42、試系統(tǒng)的概況。表1 國(guó)外的幾種通用測(cè)試系統(tǒng)系統(tǒng)名稱CASSJSATSCTSIFTETETSATEC 6主承包商Lockheed-MartinDME Corp.HughesNorthropGrummanMan-TecEADS用戶海軍 (美)陸軍 空軍(美)海軍 空軍(美)陸軍（美）海軍陸戰(zhàn)隊(duì)(美)商業(yè)航空測(cè)試對(duì)象艦載航空電子系統(tǒng)、其它電子系統(tǒng)預(yù)警飛機(jī)電子系統(tǒng)測(cè)試制導(dǎo)武器導(dǎo)彈、魚雷陸軍所有電子系統(tǒng)測(cè)試維修戰(zhàn)場(chǎng)前沿電子系統(tǒng)/板級(jí)測(cè)試波音、空中客車飛機(jī)測(cè)控計(jì)算機(jī)DEC ALPHAIntelPentiumProDECSableDEC工作站IntelPentiumSun工作站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)VXI+臺(tái)式設(shè)備 柜式

43、VXI+臺(tái)式設(shè)備 柜式VXI+臺(tái)式設(shè)備 柜式VXI+臺(tái)式設(shè)備 柜式VXI箱式便攜結(jié)構(gòu)VXI+臺(tái)式設(shè)備 柜式使用年代1994年1995年1996年1995年1998年1993年SMART（標(biāo)準(zhǔn)的模塊式航空電子設(shè)備維修與測(cè)試）系統(tǒng)是民用航空協(xié)會(huì)建立的用于航空電子設(shè)備ATE的標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)由航空無線電公司（ARINC）設(shè)計(jì)，而由ARINC，TYX和Aerospatiale三公司共同完成開發(fā)。SMART是一種模塊結(jié)構(gòu)，它包含：一組允許自由選用測(cè)試儀器的通用測(cè)試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)集；測(cè)試接口適配器（TUA）；測(cè)試控制計(jì)算機(jī)（Test Control Computer，縮寫為TCC）。SMART的軟件結(jié)構(gòu)如圖11所

44、示。對(duì)商用飛機(jī)電子設(shè)備的維修，SMART是一個(gè)很成功的軟件，已用于維修14家航空公司的電子設(shè)備。飛機(jī)機(jī)型為A320/330/340，MD-11以及B737/747/757/777。歐洲的一些國(guó)家和以色列，也成功開發(fā)出一些通用ATE系統(tǒng)，其中有代表性的是英國(guó)國(guó)防部領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)的低成本可擴(kuò)展的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備LCDATE（Low Cost Deployable Automatic Test Equipment），GEC-Marconi Avionics公司為歐洲戰(zhàn)斗機(jī)2000、EH101支援直升機(jī)和現(xiàn)代新型武器系統(tǒng)開發(fā)的具有通用核結(jié)構(gòu)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)ECR90，德國(guó)STN ATLAS公司為F-4飛機(jī)的空-空

45、導(dǎo)彈接口而開發(fā)的PASIS系統(tǒng)、以及以色列RADA公司推出的兩種通用ATE。MOD(N)ATS是英國(guó)國(guó)防部倡導(dǎo)于上世紀(jì)九十年代中后期為各種導(dǎo)彈和魚雷研制的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)的研制目的與美國(guó)海軍的CTS（通用測(cè)試站）系統(tǒng)相類似，主要是為了滿足制導(dǎo)武器的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試需求，重點(diǎn)是檢測(cè)UUT電源及其它一些對(duì)于安全性起決定作用的輸入信號(hào)。該系統(tǒng)是以測(cè)試設(shè)備通用核（Test Equipment Common Core，縮寫為TECC）為基礎(chǔ)，采用VXI、VME和GPIB總線來配置儀器設(shè)備，應(yīng)用VXI Plug&Play（即插即用）標(biāo)準(zhǔn)，以小尺寸的機(jī)柜（柜高不大于1.5m）并接的方式組裝系統(tǒng)，保證工廠生產(chǎn)

46、與前線場(chǎng)站用的ATS是一樣的。在保障武器系統(tǒng)測(cè)試的安全性方面，該系統(tǒng)有如下主要特點(diǎn)：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)武器測(cè)試而言，它是一個(gè)完全的隔離系統(tǒng)；全部采用無源的接口適配器；擁有通過光纜遠(yuǎn)程操作的能力；并發(fā)進(jìn)行的UUT供電狀況監(jiān)視能力；整個(gè)系統(tǒng)的健康監(jiān)測(cè)能力。ATLAS源碼中間代碼/虛擬資源表可執(zhí)行測(cè)試程序ATLAS連接器中間代碼/虛擬資源表 模型 模型 模型資源定位器中間代碼/真實(shí)資源表設(shè)備控制任務(wù)(DCT)測(cè)試執(zhí)行(TE)操 作系 統(tǒng)ATLAS編譯器配置模型設(shè)備模型資源描述TUA連線描述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)備控制源碼庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)TUA處理器ATE建模處理器ANSIC編譯器/連接器翻譯階段配置階段運(yùn)行階段測(cè)試程序集軟件數(shù)據(jù)源

47、文件程序圖11 SMART軟件結(jié)構(gòu)3.2 近期的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)早期的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)雖然已采用了通用的軟、硬件平臺(tái)及核心測(cè)試結(jié)構(gòu)的研制策略，但仍不能適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)對(duì)多武器系統(tǒng)、多級(jí)維護(hù)的需要。其主要不足是：這類通用ATE只支持單武器平臺(tái)或某一武器系統(tǒng)類型；這類ATE的采購(gòu)或研制總是列入相應(yīng)的武器平臺(tái)或系統(tǒng)的計(jì)劃之中；不具備ATS互操作功能。為了進(jìn)一步降低軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的總成本并通過實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的互操作功能來改進(jìn)后勤維修靈活性，美國(guó)國(guó)防部自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究、開發(fā)和集成組（ARI）規(guī)劃出下一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)即NxTestATS，作為美國(guó)國(guó)防部系統(tǒng)的下一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)

48、結(jié)構(gòu)，該標(biāo)準(zhǔn)的ATS結(jié)構(gòu)建立在開放系統(tǒng)概念的基礎(chǔ)之上，具有如圖12 所示的形式，稱為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的開放式結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)主要由“系統(tǒng)接口（System Interfaces）”和“信息框架（Information Framework）”兩部分組成，分別受兩個(gè)主要的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：IEEE P1226（ABBET，廣域測(cè)試環(huán)境）和VXI Plug&Play（VPP，即插即用）的支持，在診斷信息系統(tǒng)方面遵循IEEE P1232（AI-ESTATE，適用于所有測(cè)試環(huán)境的人工智能交換和服務(wù)）標(biāo)準(zhǔn)。在構(gòu)成分布式綜合診斷系統(tǒng)時(shí)，則遵循TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。建立下一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的任務(wù)是要實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：（

49、1）改善儀器的互換性；（2）使ATE能更自由地按照需求縮放；（3）可使新技術(shù)快速引入；（4）改善TPS的可移植性；（5）改善TPS的互操作性；（6）使用基于模型的編程技術(shù)；（7）構(gòu)建現(xiàn)代化的測(cè)試編程環(huán)境；（8）定義TPS性能規(guī)范；（9）擴(kuò)大和增多對(duì)商品成件/貨架產(chǎn)品的使用；（10）匯集設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品測(cè)試數(shù)據(jù)；（11）使用武器系統(tǒng)運(yùn)行中的測(cè)試數(shù)據(jù)；（12）使用基于知識(shí)的各種TPS；（13）定義與綜合診斷框架的接口。在實(shí)施這些計(jì)劃的過程中，已陸續(xù)推出一些新的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其中有代表性的是RTCASS和LM-STAR兩個(gè)系統(tǒng)。1. RTCASS系統(tǒng)RTCASS（Reconfigurable Tr

50、ansportable CASS）是一種便攜式可靈活配置的商品ATE系統(tǒng)，是美國(guó)海軍與洛克希德馬丁公司在CASS基礎(chǔ)之上，總結(jié)以前開發(fā)ATE系統(tǒng)方面的經(jīng)驗(yàn)研制出來的。RTCASS能比現(xiàn)有的ATE系統(tǒng)更有效地利用資源，它應(yīng)用模塊化的商品硬件及面向?qū)ο蟮能浖M件，是針對(duì)航空電子及武器系統(tǒng)的維修任務(wù)而開發(fā)的便攜式的基于組件的ATE系統(tǒng)。它的主要特點(diǎn)如下：便攜、加固的封裝箱，可選的機(jī)架安裝能力；可重構(gòu)的測(cè)試系統(tǒng)配置；儀器備件共享，數(shù)量少；擴(kuò)展和訓(xùn)練任務(wù)的代理操作功能；對(duì)作戰(zhàn)武器的維修支持能力。RTCASS在結(jié)構(gòu)上采用靈活的商業(yè)產(chǎn)品構(gòu)成的開放式結(jié)構(gòu)，其硬件及軟件均由貨架產(chǎn)品組成，系統(tǒng)硬件分別裝入若干特殊

51、加固的封裝箱，然后進(jìn)行機(jī)械和電氣互聯(lián)形成系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)形式更適合前線戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用及惡劣的工作環(huán)境。RTCASS的軟件結(jié)構(gòu)采用組件技術(shù)、貨架產(chǎn)品的軟件以及美國(guó)國(guó)防部定義的開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。貨架產(chǎn)品的ATLAS編譯器和運(yùn)行時(shí)間系統(tǒng)（RTS）提供堅(jiān)實(shí)的能力和很低的維護(hù)成本。RTCASS應(yīng)用面向?qū)ο蟮母拍?，將貨架產(chǎn)品軟件，標(biāo)準(zhǔn)化的美國(guó)國(guó)防部ATS接口以及現(xiàn)代的軟件工具融入一個(gè)Windows NT的環(huán)境之中。它的軟件以應(yīng)用TYX公司的PAWS軟件為其主要特征，包含PAWS仿真器接口，測(cè)試操作者接口，儀器檢測(cè)及誤差跟蹤系統(tǒng)，軟件封裝管理器，儀器對(duì)象庫(kù)以及微軟公司的Visual C+ 或LabWindows/CV

52、I。在開發(fā)非ATLAS軟件模塊或測(cè)試序列時(shí)，LabWindows/CVI是需要的。2. LM-STAR系統(tǒng)LM-STAR是洛克希德馬丁公司信息系統(tǒng)部開發(fā)的具有可重構(gòu)、開放式結(jié)構(gòu)的商品自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可以工作于老的ATLAS語言環(huán)境，也可以工作于面向產(chǎn)品生產(chǎn)工廠的LabWindows/CVI軟件環(huán)境。該系統(tǒng)與CASS和RTCASS兼容，擁有一個(gè)核心系統(tǒng)。該系統(tǒng)能為工廠中的生產(chǎn)測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)中的維修測(cè)試提供一種低成本的手段，既可用于軍用系統(tǒng)的測(cè)試，亦可以用于民用產(chǎn)品的測(cè)試。LM-STAR利用TYX公司的PAWS軟件以及NI公司的LabWindows/CVI及TestStand開發(fā)工具，既允許該系

53、統(tǒng)能運(yùn)行已有的一些采用ATLAS語言的 TPS，也為用戶提供了一個(gè)使用C語言的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境。LM-STAR的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為工廠及場(chǎng)站自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)以及日益增長(zhǎng)的潛在軍方用戶提供良好的測(cè)試環(huán)境，其設(shè)計(jì)需求包括低成本和大于95%的可用性。從近期軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展可看出，下一代軍用通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：（1）支持對(duì)多武器平臺(tái)的測(cè)試，具有ATS互操作性；（2）更多地使用貨架產(chǎn)品的硬件和軟件，占所用資源的90%以上；（3）更廣泛地應(yīng)用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使新技術(shù)容易引入；（4）診斷系統(tǒng)（特別是基于知識(shí)的系統(tǒng)）融入測(cè)試系統(tǒng)，形成綜合的信息系統(tǒng)；（5）系統(tǒng)的自身成本、人員及維護(hù)成本會(huì)大大下降。下一代測(cè)試圖12 下一代軍用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 診斷數(shù)據(jù)IEEE P123