新型雷達(dá)數(shù)字電路便攜式自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

雷達(dá)，作為一種重要的軍事武器裝備，在軍事上將其形象的比喻成作戰(zhàn)指揮員的“眼睛”，在維護(hù)國家安全及領(lǐng)土完整中發(fā)揮著舉足輕重的作用。但隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的發(fā)展，特別是CAD設(shè)計(jì)軟件的進(jìn)步及完善，單一的測試方法如ICT（In-Circuit Test）測試、功能測試等已無法滿足新型雷達(dá)數(shù)字電路測試及故障診斷的要求，邊界掃描[1]測試將成為今后雷達(dá)裝備數(shù)字電路故障診斷發(fā)展的主流技術(shù)。

基于對ICT測試、功能測試局限性的深入探討，以及對邊界掃描測試技術(shù)的研究與實(shí)踐，本文提出了“MERGE（組合）”邊界掃描測試模型的建立方法，并基于此方法，構(gòu)建了數(shù)字電路便攜式自動(dòng)測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對新型雷達(dá)數(shù)字電路的高速、準(zhǔn)確的測試。系統(tǒng)具有硬件設(shè)備小巧、便攜，性能穩(wěn)定、可靠，故障隔離率高等優(yōu)點(diǎn)，適合于戰(zhàn)地級實(shí)時(shí)維修保障，是大型在線測試、功能測試平臺(tái)的有效補(bǔ)充，較好的解決了測試設(shè)備受制于人及戰(zhàn)時(shí)應(yīng)急搶修等問題。

自動(dòng)測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“MERGE（組合）”測試模型的建立

IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)明確的規(guī)范了邊界掃描構(gòu)建原理及相應(yīng)的測試方法。在故障診斷過程中，可利用VLSI芯片自帶的邊界掃描結(jié)構(gòu)及相關(guān)測試指令[2],有效的實(shí)現(xiàn)對VLSI芯片引腳固定型、開路、橋接等故障類型的檢測。但待測試的數(shù)字電路模塊通常包括邊界掃描器件和非邊界掃描器件，本文提出的MERGE測試模型可通過已有的邊界掃描結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對非邊界掃描芯片的測試，能夠拓展邊界掃描的測試范圍，提高TPS的故障覆蓋率。

基于邊界掃描測試技術(shù)的基本原理，構(gòu)建測試系統(tǒng)過程中創(chuàng)造性的提出了“MERGE”結(jié)構(gòu)測試模型，基本思想如圖 1所示。

圖 1邊界掃描MERGE測試示意圖

其中，B部分為待測數(shù)字電路BUT，A部分為獨(dú)立于BUT外的邊界掃描擴(kuò)展卡，該擴(kuò)展卡可看作是一塊符合IEEE 1149.1邊界掃描設(shè)計(jì)規(guī)范的數(shù)字電路。首先，集中將一個(gè)完整的數(shù)字電路BUT分為如下幾個(gè)部分：非邊界掃描芯片簇（U1），邊界掃描芯片簇（U2），混合芯片簇（U3）。在這里“簇”的概念即將多個(gè)器件統(tǒng)稱為一個(gè)“簇”，簇的范圍可以根據(jù)具體電路規(guī)模來進(jìn)行劃分，可以小到單獨(dú)的一個(gè)IC或 UUT(Unit Under Test)，也可大到一個(gè)完整的BUT(Board Under Test)。

(1) MERGE非邊界掃描芯片簇（U1）：非邊界掃描芯片是整個(gè)BUT網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)有序的子集，是具有特定功能的電路。在MERGE理念中，通過對非邊界掃描芯片簇建立單獨(dú)的功能模型，將其作為邊界掃描芯片間的一個(gè)中間級信號(hào)傳輸模型，MERGE到邊界掃描鏈路，結(jié)合EXTEST邊界掃描指令，通過 Capture IR-->Shift IR-->Update IR-->Capture DR-->shift DR-->Update DR等相應(yīng)操作，達(dá)到通過邊界掃描鏈路實(shí)現(xiàn)對非邊界掃描簇測試的目的。

(2) MERGE混合芯片簇（U3）：混合芯片簇指既含有非邊界掃描芯片，又含有邊界掃描芯片的混合電路（還可以含有一些中間級的模擬電路）。MERGE的思路與（1）類似，模型的驗(yàn)證可通過將一組確定的測試矢量集APPLY至MI（Model Input），經(jīng)過確定的時(shí)間延遲，通過在MO（Model Output）將采集（sample）到的響應(yīng)信號(hào)與寄存器中存貯的期望值相比較的方法實(shí)現(xiàn)測試。

(3) MERGE BSEC（Boundary Scan External Card），通過BSEC實(shí)現(xiàn)對BUT邊緣電路中非邊界掃描芯片簇或不含邊界掃描芯片的BUT進(jìn)行邊界掃描測試。測試時(shí)，將待測BUT作為非邊界掃描簇或混合邊界掃描簇，而將BSEC當(dāng)作邊界掃描芯片簇，通過MERGE方法，將BUT、接口電路、邊界掃描擴(kuò)展卡電路虛擬成為一個(gè)含邊界掃描芯片的BUT，具體實(shí)現(xiàn)與（1）、（2）類似。

測試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了減輕系統(tǒng)整機(jī)的重量，便于運(yùn)輸及攜帶，本測試系統(tǒng)前端設(shè)備采用筆記本計(jì)算機(jī)作為主體來完成系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)和人機(jī)界面的交互[3]，同時(shí)內(nèi)配 GPIB-USB模塊、JTAG-Control-PCI-USB控制器，分別控制可編程電源（Agilent 6600）及BS Interface Pod模塊。整個(gè)硬件設(shè)計(jì)的核心為BSEC(邊界掃描擴(kuò)展卡)、JTAG-Control-PCI-USB控制器及BS Interface Pod模塊。其系統(tǒng)硬件框圖如圖 2所示。

圖 2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖