基于pxi总线的边界扫描数字电路测试系统及其测试方法
基于pxi总线的边界扫描数字电路测试系统及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测试系统及其测试方法，特别的涉及一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统及其测试方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的飞速发展，数字电路在通信、军事、工业、医疗等各个领域所占的比例也越来越大。而伴随着数字电路的发展，芯片封装技术不断朝着高度集成化、高性能化、多引线和细间距化方向发展。表面安装器件(SMD)、多芯片组件(MCM)、多层印制板(MPCB)等技术在电路系统中的应用使得器件安装密度不断提高。所有这些变化带来的是系统集成度的提高，物理尺寸的减小，同时可供测试的结点间距也越来越小，有的甚至完全成为隐性的不可达结点。针床、探针等传统的测试方法已经很难对电路板进行有效的测试。边界扫描技术的出现解决了这一难题，其独特的“虚拟探针”技术可以通过多个边界扫描器件的JTAG接口形成的JTAG链，运用TAP信号控制和检测所有与JTAG链相连器件的管脚，从而达到测试的目的。
[0003]边界扫描技术用于测试设备的时间不长，之前市场上出现的边界扫描测试台，接口单一，无法与功能测试兼容，不具备高速接口测试功能，以及系统测试功能，更不具备光纤测试功能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统及其测试系统，用以解决上述现有数字电路测试系统中的问题，PXI技术为面向仪器系统的PCI扩展，便于各种测试仪表的集成，扩展性强，在面对不同的测试接口时只需要更换或者增加相应功能的接口即可实现其功能的测试。结合PXI总线与边界扫描技术的优势，可以解决以上测试设备中的所有难题。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其借助计算机用于测试被测件或者被测系统的各性能;所述测试系统采用了 PXI总线架构，并包括PXI背板、主控制器、JTAG控制器、I?N接口扩展模块、I?M功能扩展模块、适配板;其中，N、M均为正整数;PXI背板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接，适配板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接;主控制器通过USB接口与所述计算机的键盘、鼠标相连，还通过DVI与所述计算机的显示器相连。
[0006]作为上述方案的进一步改进，PXI背板作为收容所述测试系统的测试机箱的背板，JTAG控制器通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，接口扩展模块同样通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连。
[0007]作为上述方案的进一步改进，JTAG控制器一方面通过JTAG控制位于测试机箱内的各个接口扩展模块，另一方面将JTAG通过适配板引出所述测试机箱至被测件或者被测系统，所述测试机箱用于收容所述测试系统。
[0008]进一步地，JTAG控制器包括PXI连接器？1、？乂1连接器?21(:1桥小?6六、1^6桥；由于两个PXI连接器是PCI桥的扩展，两个PXI连接器的接口在保留PCI功能的同时，又增加了触发总线，PXI连接器P2上的触发总线与FPGA相连，PXI连接器Pl上的PCI总线与PCI桥相连，PCI桥将PCI总线转换为本地总线后，送至FPGA中，FPGA将指令译码，生成相应的JTAG测试向量，通过JTAG接口送至JTAG桥;JTAG桥具有JTAG扩展功能以将I路JTAG信号扩展至多路，同时通过PXI连接器Pl控制测试机箱内的其他模块上的JTAG接口，以及被测件和被测系统内的所有JTAG接口。
[0009]作为上述方案的进一步改进，接口扩展模块根据被测件的引脚数量进行扩展，用于边界扫描的回环测试;接口扩展模块一方面通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，另一方面通过适配板与被测件或者被测系统相连。
[0010]作为上述方案的进一步改进，功能扩展模块根据被测系统所需测试的功能进行扩展，用于功能测试;功能扩展模块一方面通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，另一方面通过适配板与被测件或者被测系统相连。
[0011]进一步地，功能扩展模块包括PXI连接器Pl、PXI连接器P2、PCI桥、JTAG桥、FPGA以及对外接口； PXI连接器P2上的触发总线与FPGA相连，PXI连接器Pl上的PCI总线与PCI桥相连，PXI连接器Pl上的JTAG与JTAG桥相连，PXI背板上的FPGA的JTAG接口也与JTAG桥相连，PXI连接器P2上的空闲管脚作为JTAG级联的扩展。
[0012]作为上述方案的进一步改进，适配板作为收容所述测试系统的测试机箱的对外接口，适配板与被测件或者被测系统相连。
[0013]作为上述方案的进一步改进，所述测试系统还包括电源模块(7)，电源模块(7)作为收容所述测试系统的测试机箱的供电模块;电源模块(7)将外界220V交流输入，转换为所述测试机箱内所需电源，以及给被测件及被测系统供电。
[0014]本发明还提供一种上述任意基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统的测试方法，主控制器向JTAG控制器发送测试指令，JTAG控制器控制产生测试向量后，通过JTAG控制器控制被测系统中的各个边界扫描器件以及测试系统内的接口扩展模块中的FPGA，实现被测系统外围接口以及被测系统内，被测件之间信号的互连情况，最终测试结果在主控制器的控制下在所述显示器中显示，并形成测试报告。
[0015]本发明有益效果如下:
[0016]本发明中的测试系统采用了PXI的总线架构，所有的功能模块和接口模块都可根据实际需求进行扩展，该系统架构先进合理、扩展性强。并且采用了模块化设计理念，整个系统可根据实际需求灵活配置，不仅仅硬件扩展方便，软件扩展也非常便利。
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统架构图；
[0018]图2是本发明实施例的JTAG控制器工作原理图；
[0019]图3是本发明实施例的接口扩展模块结构示意图；
[0020]图4是本发明实施例的PXI背板结构示意图；
[0021 ]图5是本发明实施例的系统级测试工作原理图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0023]本发明的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，用于数字电路系统的测试，主要包括:测试机箱与键盘、鼠标、显示器。所述测试机箱包括PXI背板，主控制器，JTAG控制器，接口扩展模块，功能扩展模块，适配板，电源模块等。该测试系统采用了 PXI总线架构，扩展性强，具有高速通道及光纤通道的测试功能。在提供了边界扫描测试功能的同时，还兼容了功能测试，既可进行单板测试又可实现系统级的测试，大大提升了测试工程的开发速度，提升了产品测试及维修的效率。
[0024]如图1所示，本发明的测试系统包括测试机箱和键盘八氧标、显示器组成，适用于各种数字电路板及数字系统的测试。
[0025]所述测试机箱包括:主控制器，JTAG控制器，接口扩展模块，功能扩展模块，PXI背板，适配板，电源模块等。
[0026]具体地，主控制器为PXI接口的计算机模块，作为整个测试系统的控制核心，通过外接键盘八氧标显示器，运行驻留于内部的测试软件即可进行测试。
[0027]所述JTAG控制器，具有PXI接口，用于边界扫描测试向量的产生，通过PCI总线，接收主控制器传来的测试指令，并将测试指令生成JTAG测试向量传送至被测件和接口扩展模块的JTAG接口，同时，通过JTAG接口接收测试结果，并转换为PCI总线，送回至主控制器。
[0028]如图2所示，JTAG控制器由Pl、P2两个PXI连接器，PCI桥，FPGA，JTAG桥组成。由于PXI是PCI的扩展，所以其接口在保留PCI功能的同时，又增加了触发总线。所以在JTAG控制器中，P2连接器上的触发总线与FPGA相连，Pl连接器上的PCI总线与PCI桥相连，PCI桥将PCI总线转换为本地总线后，送至FPGA中，FPGA将指令译码，生成相应的JTAG测试向量，通过JTAG接口送至JTAG桥，JTAG桥具有JTAG扩展功能，可将I路JTAG信号扩展至多路，同时通过Pl连接器可控制PXI机箱内的其他模块上的JTAG接口，以及被测件和被测系统内的所有JTAG接口。
[0029]所述接口扩展模块，具有PXI接口，主要用于边界扫描测试中信号的回环测试，且具有可自定义的功能测试的功能。系统中接口扩展模块的数量根据被测件及被测系统中接口数量进行选择搭配。
[0030]如图3所示，接口扩展模块主要由P1、P2两个PXI连接器，PCI桥，JTAG桥、FPGA以及对外接口组成。接口扩展模块中，P2连接器上的触发总线与FPGA相连，Pl连接器上的PCI总线与PCI桥相连，Pl连接器上的JTAG与JTAG桥相连，板上的FPGA的JTAG接口也与JTAG桥相连，P2连接器上的空闲管脚作为JTAG级联的扩展，这样主控制器可以通过JTAG同时管理多块接口扩展模块。而对 外接口作为与被测件的接口，其中包括普通低速接口，高速接口，在适配板上安装光模块后，可使得系统既支持高速通道又支持光纤通道的测试功能。在边界扫描测试中，JTAG控制器通过JTAG控制接口扩展模块中的FPGA中的边界扫描单元进行数据的发送和接收，在IEEEl 149.1标准下可测试被测件及被测系统的低速接口，而在IEEE1149.6标准下，模块预留的高速接口可以对被测件及被测系统中的高速接口进行测试，而在这些测试过程中，PCI总线可处于空闲状态。而在功能测试过程中，主控器可以通过PXI总线控制FPGA内部的寄存器，进行相应的功能测试，比如发送数据，接收数据，发送控制时序等操作，并可通过JTAG实时更新功能测试程序，实现多功能测试。
[0031 ] 所述PXI背板，兼容PXI总线，包含一至两个电源插槽，一个主控制器插槽，一个JTAG控制器插槽，N个接口扩展模块插槽，M个功能扩展模块插槽。
[0032]如图4所示，电源给测试系统提供直流+5V、+3.3V的主要供电电压，以及+/-12V的辅助电源，主控制器通过PCI总线访问各个系统中的各个板卡。
[0033]所述适配板，主要用于测试系统与被测件及被测系统的连接，包括电平的适配等，均可在适配板上实现。与被测件的连接形式可使用插卡式，电缆式等，根据不同的被测件类型自由选择，如插件形式可采用插卡式，分机形式的被测件可采用电缆式连接。
[0034]所述功能扩展模块，可兼容目前市场上常用的PXI仪表，比如示波器，万用表，逻辑分析仪等，可对系统功能的测试提供有力的支撑。
[0035]作为本发明的更进一步的技术方案，本测试系统还提供了系统测试功能。如图5所示，由于系统内包含有可自定义逻辑的接口扩展模块，即可实现边界扫描测试，又可实现功能测试，大大提升了测试效率。在边界扫描测试时，被测系统的输入输出信号通过电缆与测试系统适配板相连，被测试系统内各个被测件的JTAG接口需要与适配板上扩展的JTAG接口相连，适配板将各种电平形式进行适配后，引入接口扩展模块。测试开始时，主控器向JTAG控制器发送测试指令，JTAG控制产生测试向量后，通过JTAG控制被测系统中的各个边界扫描器件以及测试系统内的接口扩展模块中的FPGA，可实现被测系统外围接口(包括输入输出)，以及被测系统内，被测件之间信号的互连情况，最终测试结果在主控器中可以显示，并形成测试报告。
[0036]在功能测试时，尤其是针对被测系统中高速接口及光接口协议的测试，可利用本系统内的接口扩展模块实现。为了支持高速通信，主控器与背板支持PXI Express接口扩展，通过在接口扩展模块内的FPGA中编程，可实现自定义、Rapid10、Aurora等各高速串行通信协议的测试，通过适配板上增加光模块，可实现被测系统中光纤通信协议的测试。
[0037]综上所述，本发明提供了一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，至少能够带来以下有益效果:
[0038]I)本发明的测试系统采用了 PXI总线架构，提升了测试系统的扩展性，测试人员可根据自身的测试需求，自行选择测试模块。
[0039]2)本发明的测试系统中的边界扫描测试，即兼容传统的IEEE 1149.1标准中低速接口的测试，更是兼容IEEE 1149.6标准中高速接口的测试，对于边界扫描测试有着良好的兼容性。
[0040]3)本发明的测试系统不仅仅适用于边界扫描测试，更是兼容了功能测试，大大提升了测试工程的开发速度，提升了产品测试及维修的效率。
[0041]4)本发明的测试系统采用了高速接口，即兼容边界扫描测试的IEEE 1149.6标准，又为测试人员提供了自定义高速串行协议的测试功能，大大丰富了测试功能。
[0042]5)本发明的测试系统提出的系统测试方案，功能性强，适用于目前大多数数字系统的测试。
[0043]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其借助计算机用于测试被测件或者被测系统的各性能；其特征在于:所述测试系统采用了 PXI总线架构，并包括PXI背板、主控制器、JTAG控制器、I?N接口扩展模块、I?M功能扩展模块、适配板;其中，N、M均为正整数;PXI背板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接，适配板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接;主控制器通过USB接口与所述计算机的键盘、鼠标相连，还通过DVI与所述计算机的显示器相连。2.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:PXI背板作为收容所述测试系统的测试机箱的背板，JTAG控制器通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，接口扩展模块同样通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连。3.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:JTAG控制器一方面通过JTAG控制位于测试机箱内的各个接口扩展模块，另一方面将JTAG通过适配板引出所述测试机箱至被测件或者被测系统，所述测试机箱用于收容所述测试系统。4.如权利要求3所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:JTAG控制器包括PXI连接器？1、？乂1连接器?2、？(:1桥小?64、1^6桥；由于两个?乂1连接器是?(:1桥的扩展，两个PXI连接器的接口在保留PCI功能的同时，又增加了触发总线，PXI连接器P2上的触发总线与FPGA相连，PXI连接器Pl上的PCI总线与PCI桥相连，PCI桥将PCI总线转换为本地总线后，送至FPGA中，FPGA将指令译码，生成相应的JTAG测试向量，通过JTAG接口送至JTAG桥;JTAG桥具有JTAG扩展功能以将I路JTAG信号扩展至多路，同时通过PXI连接器Pl控制测试机箱内的其他模块上的JTAG接口，以及被测件和被测系统内的所有JTAG接口。5.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:接口扩展模块根据被测件的引脚数量进行扩展，用于边界扫描的回环测试;接口扩展模块一方面通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，另一方面通过适配板与被测件或者被测系统相连。6.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:功能扩展模块根据被测系统所需测试的功能进行扩展，用于功能测试;功能扩展模块一方面通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，另一方面通过适配板与被测件或者被测系统相连。7.如权利要求6所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:功能扩展模块包括PXI连接器Pl、PXI连接器P2、PCI桥、JTAG桥、FPGA以及对外接口；PXI连接器P2上的触发总线与FPGA相连，PXI连接器Pl上的PCI总线与PCI桥相连，PXI连接器Pl上的JTAG与JTAG桥相连，PXI背板上的FPGA的JTAG接口也与JTAG桥相连，PXI连接器P2上的空闲管脚作为JTAG级联的扩展。8.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:适配板作为收容所述测试系统的测试机箱的对外接口，适配板与被测件或者被测系统相连。9.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:所述测试系统还包括电源模块(7)，电源模块(7)作为收容所述测试系统的测试机箱的供电模块；电源模块(7)将外界220V交流输入，转换为所述测试机箱内所需电源，以及给被测件及被测系统供电。10.—种如权利要求1至9中任意一项所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统的测试方法，其特征在于:主控制器向JTAG控制器发送测试指令，JTAG控制器控制产生测试向量后，通过JTAG控制器控制被测系统中的各个边界扫描器件以及测试系统内的接口扩展模块中的FPGA，实现被测系统外围接口以及被测系统内，被测件之间信号的互连情况，最终测试结果在主控制器的控制下在所述显示器中显示，并形成测试报告。
【专利摘要】本发明公开一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统及其测试方法。测试系统包括PXI背板、主控制器、JTAG控制器、1～N接口扩展模块、1～M功能扩展模块、适配板。PXI背板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接，适配板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接；主控制器通过USB接口与所述计算机的键盘、鼠标相连，还通过DVI与所述计算机的显示器相连。本发明的架构先进、可扩展性强，解决了现有测试设备针对性强，边界扫描测试与功能测试不兼容，无法实现系统测试难题，可作为通用开发平台使用。本发明还公开一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统的测试方法。
【IPC分类】G01R31/3185
【公开号】CN105486999
【申请号】CN201510863074
【发明人】尤路, 周慧德, 陈留国, 刘浩, 朱弘
【申请人】中国电子科技集团公司第三十八研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测试系统及其测试方法，特别的涉及一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统及其测试方法。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的飞速发展，数字电路在通信、军事、工业、医疗等各个领域所占的比例也越来越大。而伴随着数字电路的发展，芯片封装技术不断朝着高度集成化、高性能化、多引线和细间距化方向发展。表面安装器件(SMD)、多芯片组件(MCM)、多层印制板(MPCB)等技术在电路系统中的应用使得器件安装密度不断提高。所有这些变化带来的是系统集成度的提高，物理尺寸的减小，同时可供测试的结点间距也越来越小，有的甚至完全成为隐性的不可达结点。针床、探针等传统的测试方法已经很难对电路板进行有效的测试。边界扫描技术的出现解决了这一难题，其独特的“虚拟探针”技术可以通过多个边界扫描器件的JTAG接口形成的JTAG链，运用TAP信号控制和检测所有与JTAG链相连器件的管脚，从而达到测试的目的。
[0003]边界扫描技术用于测试设备的时间不长，之前市场上出现的边界扫描测试台，接口单一，无法与功能测试兼容，不具备高速接口测试功能，以及系统测试功能，更不具备光纤测试功能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统及其测试系统，用以解决上述现有数字电路测试系统中的问题，PXI技术为面向仪器系统的PCI扩展，便于各种测试仪表的集成，扩展性强，在面对不同的测试接口时只需要更换或者增加相应功能的接口即可实现其功能的测试。结合PXI总线与边界扫描技术的优势，可以解决以上测试设备中的所有难题。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其借助计算机用于测试被测件或者被测系统的各性能;所述测试系统采用了 PXI总线架构，并包括PXI背板、主控制器、JTAG控制器、I?N接口扩展模块、I?M功能扩展模块、适配板;其中，N、M均为正整数;PXI背板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接，适配板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接;主控制器通过USB接口与所述计算机的键盘、鼠标相连，还通过DVI与所述计算机的显示器相连。
[0006]作为上述方案的进一步改进，PXI背板作为收容所述测试系统的测试机箱的背板，JTAG控制器通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，接口扩展模块同样通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连。
[0007]作为上述方案的进一步改进，JTAG控制器一方面通过JTAG控制位于测试机箱内的各个接口扩展模块，另一方面将JTAG通过适配板引出所述测试机箱至被测件或者被测系统，所述测试机箱用于收容所述测试系统。
[0008]进一步地，JTAG控制器包括PXI连接器？1、？乂1连接器?21(:1桥小?6六、1^6桥；由于两个PXI连接器是PCI桥的扩展，两个PXI连接器的接口在保留PCI功能的同时，又增加了触发总线，PXI连接器P2上的触发总线与FPGA相连，PXI连接器Pl上的PCI总线与PCI桥相连，PCI桥将PCI总线转换为本地总线后，送至FPGA中，FPGA将指令译码，生成相应的JTAG测试向量，通过JTAG接口送至JTAG桥;JTAG桥具有JTAG扩展功能以将I路JTAG信号扩展至多路，同时通过PXI连接器Pl控制测试机箱内的其他模块上的JTAG接口，以及被测件和被测系统内的所有JTAG接口。
[0009]作为上述方案的进一步改进，接口扩展模块根据被测件的引脚数量进行扩展，用于边界扫描的回环测试;接口扩展模块一方面通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，另一方面通过适配板与被测件或者被测系统相连。
[0010]作为上述方案的进一步改进，功能扩展模块根据被测系统所需测试的功能进行扩展，用于功能测试;功能扩展模块一方面通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，另一方面通过适配板与被测件或者被测系统相连。
[0011]进一步地，功能扩展模块包括PXI连接器Pl、PXI连接器P2、PCI桥、JTAG桥、FPGA以及对外接口； PXI连接器P2上的触发总线与FPGA相连，PXI连接器Pl上的PCI总线与PCI桥相连，PXI连接器Pl上的JTAG与JTAG桥相连，PXI背板上的FPGA的JTAG接口也与JTAG桥相连，PXI连接器P2上的空闲管脚作为JTAG级联的扩展。
[0012]作为上述方案的进一步改进，适配板作为收容所述测试系统的测试机箱的对外接口，适配板与被测件或者被测系统相连。
[0013]作为上述方案的进一步改进，所述测试系统还包括电源模块(7)，电源模块(7)作为收容所述测试系统的测试机箱的供电模块;电源模块(7)将外界220V交流输入，转换为所述测试机箱内所需电源，以及给被测件及被测系统供电。
[0014]本发明还提供一种上述任意基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统的测试方法，主控制器向JTAG控制器发送测试指令，JTAG控制器控制产生测试向量后，通过JTAG控制器控制被测系统中的各个边界扫描器件以及测试系统内的接口扩展模块中的FPGA，实现被测系统外围接口以及被测系统内，被测件之间信号的互连情况，最终测试结果在主控制器的控制下在所述显示器中显示，并形成测试报告。
[0015]本发明有益效果如下:
[0016]本发明中的测试系统采用了PXI的总线架构，所有的功能模块和接口模块都可根据实际需求进行扩展，该系统架构先进合理、扩展性强。并且采用了模块化设计理念，整个系统可根据实际需求灵活配置，不仅仅硬件扩展方便，软件扩展也非常便利。
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统架构图；
[0018]图2是本发明实施例的JTAG控制器工作原理图；
[0019]图3是本发明实施例的接口扩展模块结构示意图；
[0020]图4是本发明实施例的PXI背板结构示意图；
[0021 ]图5是本发明实施例的系统级测试工作原理图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0023]本发明的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，用于数字电路系统的测试，主要包括:测试机箱与键盘、鼠标、显示器。所述测试机箱包括PXI背板，主控制器，JTAG控制器，接口扩展模块，功能扩展模块，适配板，电源模块等。该测试系统采用了 PXI总线架构，扩展性强，具有高速通道及光纤通道的测试功能。在提供了边界扫描测试功能的同时，还兼容了功能测试，既可进行单板测试又可实现系统级的测试，大大提升了测试工程的开发速度，提升了产品测试及维修的效率。
[0024]如图1所示，本发明的测试系统包括测试机箱和键盘八氧标、显示器组成，适用于各种数字电路板及数字系统的测试。
[0025]所述测试机箱包括:主控制器，JTAG控制器，接口扩展模块，功能扩展模块，PXI背板，适配板，电源模块等。
[0026]具体地，主控制器为PXI接口的计算机模块，作为整个测试系统的控制核心，通过外接键盘八氧标显示器，运行驻留于内部的测试软件即可进行测试。
[0027]所述JTAG控制器，具有PXI接口，用于边界扫描测试向量的产生，通过PCI总线，接收主控制器传来的测试指令，并将测试指令生成JTAG测试向量传送至被测件和接口扩展模块的JTAG接口，同时，通过JTAG接口接收测试结果，并转换为PCI总线，送回至主控制器。
[0028]如图2所示，JTAG控制器由Pl、P2两个PXI连接器，PCI桥，FPGA，JTAG桥组成。由于PXI是PCI的扩展，所以其接口在保留PCI功能的同时，又增加了触发总线。所以在JTAG控制器中，P2连接器上的触发总线与FPGA相连，Pl连接器上的PCI总线与PCI桥相连，PCI桥将PCI总线转换为本地总线后，送至FPGA中，FPGA将指令译码，生成相应的JTAG测试向量，通过JTAG接口送至JTAG桥，JTAG桥具有JTAG扩展功能，可将I路JTAG信号扩展至多路，同时通过Pl连接器可控制PXI机箱内的其他模块上的JTAG接口，以及被测件和被测系统内的所有JTAG接口。
[0029]所述接口扩展模块，具有PXI接口，主要用于边界扫描测试中信号的回环测试，且具有可自定义的功能测试的功能。系统中接口扩展模块的数量根据被测件及被测系统中接口数量进行选择搭配。
[0030]如图3所示，接口扩展模块主要由P1、P2两个PXI连接器，PCI桥，JTAG桥、FPGA以及对外接口组成。接口扩展模块中，P2连接器上的触发总线与FPGA相连，Pl连接器上的PCI总线与PCI桥相连，Pl连接器上的JTAG与JTAG桥相连，板上的FPGA的JTAG接口也与JTAG桥相连，P2连接器上的空闲管脚作为JTAG级联的扩展，这样主控制器可以通过JTAG同时管理多块接口扩展模块。而对 外接口作为与被测件的接口，其中包括普通低速接口，高速接口，在适配板上安装光模块后，可使得系统既支持高速通道又支持光纤通道的测试功能。在边界扫描测试中，JTAG控制器通过JTAG控制接口扩展模块中的FPGA中的边界扫描单元进行数据的发送和接收，在IEEEl 149.1标准下可测试被测件及被测系统的低速接口，而在IEEE1149.6标准下，模块预留的高速接口可以对被测件及被测系统中的高速接口进行测试，而在这些测试过程中，PCI总线可处于空闲状态。而在功能测试过程中，主控器可以通过PXI总线控制FPGA内部的寄存器，进行相应的功能测试，比如发送数据，接收数据，发送控制时序等操作，并可通过JTAG实时更新功能测试程序，实现多功能测试。
[0031 ] 所述PXI背板，兼容PXI总线，包含一至两个电源插槽，一个主控制器插槽，一个JTAG控制器插槽，N个接口扩展模块插槽，M个功能扩展模块插槽。
[0032]如图4所示，电源给测试系统提供直流+5V、+3.3V的主要供电电压，以及+/-12V的辅助电源，主控制器通过PCI总线访问各个系统中的各个板卡。
[0033]所述适配板，主要用于测试系统与被测件及被测系统的连接，包括电平的适配等，均可在适配板上实现。与被测件的连接形式可使用插卡式，电缆式等，根据不同的被测件类型自由选择，如插件形式可采用插卡式，分机形式的被测件可采用电缆式连接。
[0034]所述功能扩展模块，可兼容目前市场上常用的PXI仪表，比如示波器，万用表，逻辑分析仪等，可对系统功能的测试提供有力的支撑。
[0035]作为本发明的更进一步的技术方案，本测试系统还提供了系统测试功能。如图5所示，由于系统内包含有可自定义逻辑的接口扩展模块，即可实现边界扫描测试，又可实现功能测试，大大提升了测试效率。在边界扫描测试时，被测系统的输入输出信号通过电缆与测试系统适配板相连，被测试系统内各个被测件的JTAG接口需要与适配板上扩展的JTAG接口相连，适配板将各种电平形式进行适配后，引入接口扩展模块。测试开始时，主控器向JTAG控制器发送测试指令，JTAG控制产生测试向量后，通过JTAG控制被测系统中的各个边界扫描器件以及测试系统内的接口扩展模块中的FPGA，可实现被测系统外围接口(包括输入输出)，以及被测系统内，被测件之间信号的互连情况，最终测试结果在主控器中可以显示，并形成测试报告。
[0036]在功能测试时，尤其是针对被测系统中高速接口及光接口协议的测试，可利用本系统内的接口扩展模块实现。为了支持高速通信，主控器与背板支持PXI Express接口扩展，通过在接口扩展模块内的FPGA中编程，可实现自定义、Rapid10、Aurora等各高速串行通信协议的测试，通过适配板上增加光模块，可实现被测系统中光纤通信协议的测试。
[0037]综上所述，本发明提供了一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，至少能够带来以下有益效果:
[0038]I)本发明的测试系统采用了 PXI总线架构，提升了测试系统的扩展性，测试人员可根据自身的测试需求，自行选择测试模块。
[0039]2)本发明的测试系统中的边界扫描测试，即兼容传统的IEEE 1149.1标准中低速接口的测试，更是兼容IEEE 1149.6标准中高速接口的测试，对于边界扫描测试有着良好的兼容性。
[0040]3)本发明的测试系统不仅仅适用于边界扫描测试，更是兼容了功能测试，大大提升了测试工程的开发速度，提升了产品测试及维修的效率。
[0041]4)本发明的测试系统采用了高速接口，即兼容边界扫描测试的IEEE 1149.6标准，又为测试人员提供了自定义高速串行协议的测试功能，大大丰富了测试功能。
[0042]5)本发明的测试系统提出的系统测试方案，功能性强，适用于目前大多数数字系统的测试。
[0043]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其借助计算机用于测试被测件或者被测系统的各性能；其特征在于:所述测试系统采用了 PXI总线架构，并包括PXI背板、主控制器、JTAG控制器、I?N接口扩展模块、I?M功能扩展模块、适配板;其中，N、M均为正整数;PXI背板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接，适配板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接;主控制器通过USB接口与所述计算机的键盘、鼠标相连，还通过DVI与所述计算机的显示器相连。2.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:PXI背板作为收容所述测试系统的测试机箱的背板，JTAG控制器通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，接口扩展模块同样通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连。3.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:JTAG控制器一方面通过JTAG控制位于测试机箱内的各个接口扩展模块，另一方面将JTAG通过适配板引出所述测试机箱至被测件或者被测系统，所述测试机箱用于收容所述测试系统。4.如权利要求3所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:JTAG控制器包括PXI连接器？1、？乂1连接器?2、？(:1桥小?64、1^6桥；由于两个?乂1连接器是?(:1桥的扩展，两个PXI连接器的接口在保留PCI功能的同时，又增加了触发总线，PXI连接器P2上的触发总线与FPGA相连，PXI连接器Pl上的PCI总线与PCI桥相连，PCI桥将PCI总线转换为本地总线后，送至FPGA中，FPGA将指令译码，生成相应的JTAG测试向量，通过JTAG接口送至JTAG桥;JTAG桥具有JTAG扩展功能以将I路JTAG信号扩展至多路，同时通过PXI连接器Pl控制测试机箱内的其他模块上的JTAG接口，以及被测件和被测系统内的所有JTAG接口。5.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:接口扩展模块根据被测件的引脚数量进行扩展，用于边界扫描的回环测试;接口扩展模块一方面通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，另一方面通过适配板与被测件或者被测系统相连。6.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:功能扩展模块根据被测系统所需测试的功能进行扩展，用于功能测试;功能扩展模块一方面通过PXI总线和JTAG与PXI背板相连，另一方面通过适配板与被测件或者被测系统相连。7.如权利要求6所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:功能扩展模块包括PXI连接器Pl、PXI连接器P2、PCI桥、JTAG桥、FPGA以及对外接口；PXI连接器P2上的触发总线与FPGA相连，PXI连接器Pl上的PCI总线与PCI桥相连，PXI连接器Pl上的JTAG与JTAG桥相连，PXI背板上的FPGA的JTAG接口也与JTAG桥相连，PXI连接器P2上的空闲管脚作为JTAG级联的扩展。8.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:适配板作为收容所述测试系统的测试机箱的对外接口，适配板与被测件或者被测系统相连。9.如权利要求1所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统，其特征在于:所述测试系统还包括电源模块(7)，电源模块(7)作为收容所述测试系统的测试机箱的供电模块；电源模块(7)将外界220V交流输入，转换为所述测试机箱内所需电源，以及给被测件及被测系统供电。10.—种如权利要求1至9中任意一项所述的基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统的测试方法，其特征在于:主控制器向JTAG控制器发送测试指令，JTAG控制器控制产生测试向量后，通过JTAG控制器控制被测系统中的各个边界扫描器件以及测试系统内的接口扩展模块中的FPGA，实现被测系统外围接口以及被测系统内，被测件之间信号的互连情况，最终测试结果在主控制器的控制下在所述显示器中显示，并形成测试报告。
【专利摘要】本发明公开一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统及其测试方法。测试系统包括PXI背板、主控制器、JTAG控制器、1～N接口扩展模块、1～M功能扩展模块、适配板。PXI背板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接，适配板与主控制器、JTAG控制器、接口扩展模块、功能扩展模块均连接；主控制器通过USB接口与所述计算机的键盘、鼠标相连，还通过DVI与所述计算机的显示器相连。本发明的架构先进、可扩展性强，解决了现有测试设备针对性强，边界扫描测试与功能测试不兼容，无法实现系统测试难题，可作为通用开发平台使用。本发明还公开一种基于PXI总线的边界扫描数字电路测试系统的测试方法。
【IPC分类】G01R31/3185
【公开号】CN105486999
【申请号】CN201510863074
【发明人】尤路, 周慧德, 陈留国, 刘浩, 朱弘
【申请人】中国电子科技集团公司第三十八研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日
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