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1、基于单片机的PCBA测试系统研究摘要:在本文中,基于PCBA的特点,提出了设备的PCB装配(PCBA,PCBassembly)测试系统。该方案以功能测试方法为主,测试与测试框架相结合,无论是设计成本和是测试能力都达到了最佳,并给出了测试系统的硬件和软件设计方案。 关键词:PCBA测试系统FPGA :TP3:A:1672-3791(2011)01(c)-0076-02 随着计算机技术和X络技术以及微电子技术的飞速发展,在电子测量技术领域,测量仪器不断更新发展,数字化仪器,智能仪器和虚拟仪器
2、对电子设备的电子测量系统提出越来越高的要求。在电子行业集成程度越来越高,从而使母板和PCB在材料和生产过程控制和发展越来越严格,而性能和可靠性的PCB测试要求会更高。 PCBA是PrintedCircuitBoardAssembly的简称,是在空的PCB板经过SMT上件,再通过DIP插件的全过程后得到的电路板。任何电子产品的核心是PCBA,因此,为PCBA测试,尤其是现代电子产品的自动测试是一个重要的组成部分。 1PCBA测试系统总体概述 对不同性质的PCBA,该系统将重点讨论如何建立一
3、个比较通用的PCBA的自动化测试平台。基于功能测试的方面,PCBA测试平台是模拟系统的反馈信号和控制信号,并从相应的输出探针捕获输出通道互连的信号,判断输出通道信号从PC端软件来实现。 测试设备通常基于嵌入式处理器核心的控制面板,既包括内部的数字电路和模拟电路,还包含嵌入式处理器,无论是模拟信号,数字信号都存在,所以需要测试更多类型的内容。为了全面完成设计任务,测试系统结构分为六个主要部分,即信号输入单元,信号采集与处理单元,数据存储单元,外部接口单元,控制单元,输出单元。 信号输入单元来完成
4、从主电路板PCBA的被测试的信号预处理,如信号放大,滤波,整形,以满足后续的采集处理要求;采集与处理单元,分别是输入设备输出的信号采集和信号处理,以获得准确的测试数据,以确定系统是否准确;存储单元主要用于存储采集和处理的数据,和测试系统需要预先设定参数;输出单元有LED的输出,LCD液晶显示输出,并在主机上显示输出;接口单元是RS-232串行接口,USB接口,键盘接口和微控制器和FPGA的JTAG接口。 2PCBA测试系统的设计 2.1测试系统核心板硬件设计 测试系统的核心板硬件由一个F
5、PGA和USB接口芯片构成。FPGA使用Altera公司的CycloneIIEP2C35。核心板上,USB接口芯片ISP1583的数据和控制信号与FPGA相连接,FPGA的连接通过实现USB-to-Avalon模块链接到ISP1583Avalon总线。此外,还提供核心板与扩展板接口连接,包括提供的A/D芯片采样时钟信号,A/D采样数据信号接口芯片,DDS芯片的控制接口,模拟开关控制接口。 2.2测试系统扩展板硬件设计 测试系统扩展板主要是基于待测的PCBA的需要进行独立的设计,但对于一般的测试
6、系统,主要是激励输出信号产生和测试信号的采集。对于这个设计,主要以生产2.5MHz峰峰值大约为500mV的正弦波模拟回波信号输入,5V和-5V的直流控制信号发生器,输出信号的测试集,以及各种激励措施输入通道,输出通道和控制测试信号输入通道门,扩展板的硬件连接结构框图如图1所示。 3PCBA测试系统实现与测试 3.1数据采集与接口电路设计 接口电路板包括:模拟通道模块,数字测试模块,多路开关模块。模拟通道模块用于实现信号调理,这将PCI-6220产生的模拟信号转换成一个合适的激励信号,对其
7、他模拟通道调制到PCI-6220模拟输入信号范围。数字测试模块,以完成有关系统的数字测试,该数字模块实现24路通用的双向数字测试通道和一组串行测试通道。多路切换开关模块有20个开关通道,主要作用是规定各种条件下的测试。 3.2通信和测试模块的设计与实现 通信和控制模块是测试仪器模块的主要部分,主要功能是在测试仪器和测试计算机通信,并且完成一些必要的测试工作,发送和收集测试激励波形。 图2为通信和测试模块的内部结构,通信和测试模块主要由USBN9404及其其附属电路和FPGA电路组成。USBN
8、9604接收模块外的USB总线信号,并转化为SPI总线信号输入到FPGA。USBN9604重要作用是数据传输。 3.3A/D和D/A功能的实现 FPGA的A/D转换器可以实现通过分时复用形成两个输入通道,两个测试波形可以被收集。A/D转换的全部过程控制由5个寄存器实现,分别AMUX通道选择寄存器,AMUX配置寄存器,ADC0的配置寄存器,ADC0数据寄存器和ADC0的控制寄存器。AMX0SL和AMX0CF决定输入的通道数量和输入波形的类型以及差分的形式。固件程序为A/D转换器开
