1 导言
电子配备在水兵舰艇上运用广泛，如观通、导航、指挥操控、电子战和兵器操控等，归于舰艇要害设备，开关电源模块电子配备以其智能化、小型化、高速、高复杂度的特色，在大幅度进步舰艇生命力和作战效能的前提下，也为舰艇修理确保部分和人员带来了巨大的应战。跟着部队MTD2002信息化建造的不断遍及与深化，兵器配备的修理确保技能正在产生新的改变口_引：主动测验体系及设备ATE(Automatic Test Equipment)、便携式修理辅佐PMA(Portable Maintenance Aids)、交互式电子技能手册IETM(Interactive Electronic Technical Manual)等现已成为MTD2002兵器配备修理范畴的研讨热门。ATE是以计算机为根底的毛病确诊技能设备，投入运用后，加快了测验进程，进步了修理速度，还能够防备未产生的毛病，从而进步配备的质量和功用。舰艇电子配备中的开关电源模块电路板存在多种类型，这儿仅考虑针对单纯的数字逻辑型电路板ATE设备的规划。
2 体系总体规划
测验单纯的数字逻辑型电路板，首要需求找出电路板接口引脚上的信号特性，如开关电源模块信号电平(TTL型、CMOS型等)、信号方向(输入、输出或双向)、信号功用(电源信号、逻辑信号)，在此根底上经过电路原理图剖析电路板功用，规划测验向量，以确认呼应向量。信号特性及电路原理图的获取有以下途径：(1)由电路板研制规划单位供给;(2)运用丈量外表手艺测绘。
ATE测验的原理便是向电路板输入测验向量，获取相应的输出向量，将此MTD2002输出向量与正常的呼应向量相比较，成果共同标明开关电源模块电路板无毛病，不然标明该电路板已损坏。整个进程由ATE主动完结，因而效率高，但测验向量的齐备与否对毛病确诊成果有重要影响。该ATE设备是针对某电子配备体系而研制的，其结构框图如图1所示。
从图1可见，ATE由信号产生、信号收集、与上位机的USB通讯以及用于衔接被测板的接插件4大模块组成。开关电源模块信号产生模块和信号收集模块选用单片机AT89S51+FPGA的技能计划完结，因而整个测验体系是一个PC机→单片机→FPGA→被测板的4级结构。USB通讯模块选用USB/RS-232转化器完结，AT89S51串口经电平转化电路转化为RS-232接口后衔接到USB/RS-232转化器。接插件模块首要考虑与被测板衔接的电气与机械特性。
3 要害模块规划
3.1 信号产生模块规划
该模块由单片机操控桥(AT89S51)、测验向量存储器(静态存储器HM628128x2，摆放方法为256 Kx8 bit)、开关电源模块信号产生FPGA(Altera公司Cyclone系列PLD器材EP1C3)、通道操控CPLD(Altera公司MAX7000系列PLD器材EPM7128S)及三态选通门阵列(74LS126x16)组成，模块组成结构如图2所示。
单片机操控桥收到上位PC机传来的测验向量后，将其写入测验向量存储器(单片机内的存储器不够用)，并将被测电路板的引脚信号特性数据写入通道操控CPLD。由CPLD操控三态门阵列的选通端，三态门阵列的输入数据由信号产生FP-GA供给，FPGA接收到操控桥的信号产生指令后，从测验向量存储器取出测验向量送往三态门阵列。操控桥重用FPGA拜访测验向量存储器的总线，为防止两者对存储器的拜访抵触，用信号Ctrl0和Ctrl1进行开关操控，当Ctrl0=0且Ctrl1=0时，操控桥掌控存储器的拜访总线，不然由FPGA掌控。
这儿要处理的要害问题之一是主动配线问题。因为各块电路板的输入输出引脚不固定，主动配线除了确保MTD2002信号送达被测板相应的输入通道外，需求防止信号产生模块将信号输出到被测电路板的输出通道，以防止损坏被测板。规划中该问题经过三态门的高阻态得以处理。
3.2 信号收集模块规划
因为被测板是单纯的数字逻辑电路，电路板的输出信号是数字信号，因而信号收集时无须A/D转化，只需依照必定的开关电源模块采样周期收集输出信号即可。因为单片机数据输进口的位宽一般仅为8位，为了确保采样速度，使用FPGA器材的内涵并行性快速收集输出信号，并存入存储器中，在抵达测验深度后，FPGA向单片机发送中断请求，单片机从存储器中读取收集到的输出信号，经过USB传送到上位PC机。该模块组成结构如图3所示。
与信号产生模块相似，单片机操控桥重用FPGA拜访输出向量存储器的总线，为了防止总线拜访抵触，开关电源模块操控桥使用操控信号Ctrl0和Ctrl1，当Ctrl0=0，Ctrl1=0时，操控桥掌控拜访存储器的总线，不然由FPGA把握该总线。
4 体系作业原理
4.1 体系作业进程
ATE测验的基本原理：向被测板输入测验信号，然后获取被测板的输出信号，并与呼应信号相比较，依据两者是否彻底共同，判别被测板有无毛病。ATE作业进程如下：
(1)完结硬件连线：PC机与ATE的USB衔接，被测板与ATE插接，电源衔接;
(2)在上位PC机上运转ATE测验操控软件TCS(Test Con-trol Software)，TCS中现已预先录入每块待测板的类型，修理人员挑选电路板类型，点击发动测验按钮;
(3)TCS将该类型电路板的引脚信号特性、测验向量、呼应向量、触发字、触发方法、采样周期、采样深度、MTD2002信号产生周期等测验数据和参数从数据库中读出，并将除呼应向量外的数据和参数别离发往信号产生模块中的单片机AT89S51和信号收集模块中的单片机AT89S51;
(4)AT89S51单片机经过配备FPGA完结体系的主动配线作业;
(5)TCS依先后顺序向信号收集模块和信号产生模块的单片机发送开端测验指令;
(6)TCS在收到开关电源模块信号收集模块传来的数字逻辑电路板输入输出向量后，以波形方法显现收集到的数据，并将MTD2002输出向量与从数据库中读人的呼应向量相比较，依据两者是否共同，得出被测数字逻辑电路板是否无缺的确诊成果。
上述(3)～(6)项由ATE主动完结。
4.2 测验向量与呼应向量规划
测验确诊成果的正确与否也与测验向量的齐备性有关，测验向量可由两种方法取得：
(1)向量空间彻底集方法设电路板输入管脚的数量为n，则n根信号线的信号组合共有2n种，即测验向量空间为调集{0，1，2，…2n-1}，取此调集的一切元素作为测验输入向量，该方法能够由机器主动完结。
(2)人工方法由人工剖析电路板的逻辑功用。以每个逻辑门、触发器等器材的各种状况能够彻底遍历为准则，规划测验输入向量，对时序逻辑电路板还需确认复位存储功用器材的复位向量，由此取得整个电路板的测验输入向量。
人工方法取得的测验向量的规划比向量空间彻底集方法要小许多，有利于节省时刻和存储空间，且人工方法规划的测验向量对时序逻辑电路来说更简略反映电路板的功用特性。因而该电子配备体系数字逻辑电路板的测验向量悉数由人工方法剖析、规划而得。
判别测验成果所需求的呼应向量也有两种方法：(1)呼应向量由ATE测验无毛病板取得并保存，作为MTD2002测验修理时比对的基准，此种方法能够由机器主动完结;(2)依据人工剖析，确认测验输入向量相对应的呼应向量，此呼应向量还需与ATE测验无毛病电路板取得的电路板输出向量进行人工比对，两者共同，才干确认该呼应向量是正确可用的。
4.3 测验成果主动比较规划
为完结ATE测验所得输出向量与呼应向量之间的主动比对，在开关电源模块测验向量中引进虚信号BASE，该信号在测验向量的每步之间跳变，将该信号送往ATE上闲暇的第64路信号口。收集到的呼应向量(无毛病板)和输出向量(被测板)中包括BASE信号，此信号成为步长指针，MTD2002信号的两次跳变之间的时刻成为一个窗口，该窗口代表测验进程中的一步，用此窗口别离截取呼应向量和输出向量，再进行比较，即可完结软件主动确诊。这种主动确诊方法能够处理单步中呈现单稳的景象。至此整个测验进程彻底完结主动化，可在1分钟内完结单块数字电路板毛病检测作业，操作简略，作业效率高。
5 结束语
针对某开关电源模块电子配备体系数字逻辑电路板而规划的ATE，能够完结该体系中一切数字电路板的毛病测验作业，测验进程主动完结，高效经济，能够满意战时该MTD2002电子配备体系中数字电路板的快速修理使命，操作简洁，实践运用作用杰出。该ATE在以下方面还可进一步改善：(1)对接插件模块进行改造，将该ATE用于舰艇上其他电子配备体系数字逻辑电路板的修理作业，这是下一步的作业重点，即将该ATE由某MTD2002电子配备体系的专用数字电路板修理主动测验设备，改善为该舰艇上一切电子配备体系数字逻辑电路板的通用ATE;(2)该ATE现在尚只能用于较低速数字电路板(20 MHz以下)的毛病测验，需求进一步改善;(3)在前述根底上，能够考虑改善、研制成我国水兵在役首要舰艇上开关电源模块电子配备体系数字逻辑电路板的通用ATE。
