基于FPGA的数字电路故障诊断系统设计实现

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1、第32卷第1期2013年2月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnoIogyV01．32No．1Feb．2013基于FPGA的数字电路故障诊断系统设计实现。严平(91404部队·河北秦皇岛-066001)摘要：针对航空电子设备数字电路备件板在维护检测中存在效率低、风险高等问题，在分析故障诊断原理的基础上，提出了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)技术的数字电路故障检测和诊断系统。该系统能将测试矢量同时加栽于标准电路板和被测电路板，实时判断、计算被测电路板和标准电路板对应输出信号的时序关系，在线检测被

2、测电路板是否达到性能指标。结果表明：系统集成于单片FPGA芯片，实现了SOC(片上系统)设计，为航空电子设备的数字电路板提供了高效、可靠、便捷的测试及维修平台。关键词：FPGA(现场可编程门阵列)；故障诊断；黑盒测试；测试矢量中图分类号：V241；TN791文献标志码：A文章编号：1674—5620(2013)01—0053一04DOI：lO．7642／j．issn．1674—5620．2013一01一0053一04FPGA—BasedImplementationofaFaultDiagnosisSystemforDigitalC

3、ircuitsYANPing(PLAUnit91404，Qinhuangdao，HebeiProvince066001)Abstnct：AnFPGA(FieldProgrammableGateArray)-basedfaultcheckanddiagnosissystemfordigitalcircuitsisproposedfoUowinganalysisoftheprincipleoffauhdiagnosistosolveproblemsoflowefficiencyandhighrisksinmaintenanceandc

4、heckworkforsparedigitalcircuitsofavionicequipment．Thesystemcangeneratetestvectorsandloadthemtoastandardcircuitandatargetcircuitatthesametime．Throughprocessingofthetimesequenceoutputbetweenthetwocircuits，theperformanceofthetargetcircuitisdetectedanddisplayed．Integrated

5、inasingIeFP—GAchipandwithSOC(System一0n—a—Chip)design，thesystemisexpectedtoprovideanefficient，reliableandcon—venienttestplatformfordigitalcircuits．Keywords：FieldProgrammableGateArray(FPGA)；faultdiagnosi5；black-boxtest；testvector航空电子设备都是由半导体器件构成的电子线路系统，在有效工作寿命期内有可能发生故障，

6、在电子产品的开发、生产及维修过程中，故障诊断是必不可少的步骤。为保证航空电子设备的正常使用，这种故障诊断不宜在实装上频繁进行。因为频繁插拔电路板、开关机，会对实装带来损耗和故障风险，影响实装的可靠性。随着大型航空电子装备系统结构复杂度增加，人工检修越来越困难，对测试者的要求也越来越高，且测试过程慢、修复时间长。为了提高测试效率，减少测试过程中的额外付出，尤其是降低对测试人员的高要求，一种基于电路在线测试技术的自动测试设备近年来得到广泛应用。通过自动测试设备，给被测电路板上加载一定的激励并产生输出，同时在计算机控制下自动将被测电路板

7、的输出状态值采集记录，并与理论状态真值进行比较分析，判断被测电路板的故障情况，从而实现故障诊断。1故障诊断原理故障是指在系统运行期间，引起或可能引发系统失效的缺陷‘¨。在故障诊断系统中，可供测试研究的故障主要是物理故障中的逻辑故障[2]。这主要是因为：物理缺陷随工艺而改变，而对逻辑故障的研究具有相对的稳定性，由它产生的测试具有相对普遍性；逻辑故障易于理解和求出测试生成矢量，它的精确定位也有助于发现具体的物理缺陷。逻辑电路*收稿日期：2012一09一06；修回日期：2012—10一18第一作者简介：严平(1979一)，男，硕士，工程

8、师，主要研究方向为嵌八式软件测试；E-mail：yanpin924@sina．com飞行器测控学报第32卷常见的故障诊断算法包括穷举法、伪穷举法、布尔差分法、九值算法等。综合考虑算法复杂度和系统的开销，常选择伪穷举法作为逻辑电路的故障诊断算法。伪穷