基于ATE和LASAR軟件的電子設(shè)備（板級(jí)）自動(dòng)測(cè)試技術(shù)研究

【摘要】隨著大規(guī)模集成電路、多層印制板的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的基于自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）的測(cè)試方法已難以滿足電子設(shè)備（板級(jí)）自動(dòng)測(cè)試故障診斷的需要，本文在ATE基礎(chǔ)上全面融合LASAR仿真軟件對(duì)電子設(shè)備（板級(jí)）自動(dòng)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并引用此技術(shù)在實(shí)際維修應(yīng)用中產(chǎn)生的的測(cè)試數(shù)據(jù)和圖表進(jìn)行了闡述，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】ATE;LASAR;測(cè)試激勵(lì);故障覆蓋率;適配器

微電子技術(shù)的飛速發(fā)展和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)使電路系統(tǒng)功能不斷強(qiáng)大，集成度也不斷提高，給電子設(shè)備（板級(jí)）[1]維修帶來(lái)更高層次的要求，因此，研究有效的電路板自動(dòng)測(cè)試技術(shù)有著重要的意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1.傳統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)

采用實(shí)板仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)測(cè)試程序，系統(tǒng)對(duì)功能完好的電路板加載人工編寫的測(cè)試激勵(lì)，并錄取正確響應(yīng)。通過(guò)探筆系統(tǒng)采集相應(yīng)的電路節(jié)點(diǎn)正確信息，并把這些信息存入測(cè)試比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中，供以后測(cè)試診斷和測(cè)試故障定位時(shí)使用。然而，國(guó)內(nèi)的數(shù)字電路測(cè)試模塊生產(chǎn)廠商較少，模塊的性能指標(biāo)也相對(duì)國(guó)外先進(jìn)水平較低，并且對(duì)開(kāi)發(fā)人員要求高，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，測(cè)試程序的性能（故障檢測(cè)率和故障隔離率）無(wú)法得到確保，同時(shí)也缺少對(duì)已開(kāi)發(fā)測(cè)試程序的驗(yàn)證和評(píng)估手段，大大影響了測(cè)試程序的開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量。

2.基于ATE和LASAR軟件的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)

基于ATE和LASAR軟件的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)是指ATE通過(guò)LASAR軟件仿真技術(shù)生成測(cè)試程序，控制各種信號(hào)采集處理加工的模塊化的測(cè)試儀器，自動(dòng)完成電路板的功能分析、性能狀態(tài)評(píng)估和元器件參數(shù)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)與定位?；贏TE和LASAR軟件的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的四要素：ATE（測(cè)試設(shè)備）、測(cè)試軟件（程序）、適配器、UUT（被測(cè)對(duì)象）。各要素之間關(guān)系如圖1所示：

圖1 自動(dòng)測(cè)試的四要素關(guān)系

2.1 測(cè)試設(shè)備（ATE ）

電子設(shè)備（板級(jí)）自動(dòng)測(cè)試以ATE為硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā)TPS（測(cè)試程序集），對(duì)電路實(shí)施測(cè)試和故障自動(dòng)定位。以北京華瑞達(dá)公司生產(chǎn)的BDS9210系列ATE為例：BDS9210是基于VXI測(cè)試總線技術(shù)的通用測(cè)試平臺(tái)，通過(guò)調(diào)用相應(yīng)TPS，可以對(duì)UUT自動(dòng)執(zhí)行測(cè)試，并輸出測(cè)試結(jié)果?？蓪?duì)各種數(shù)字、模擬、數(shù)?；旌想娮釉O(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)、模塊級(jí)/電路板級(jí)的自動(dòng)測(cè)試和故障診斷定位。該設(shè)備內(nèi)裝兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)VXI機(jī)箱（內(nèi)置192路雙向I/O通道、波形分析功能、數(shù)字多用表功能、4路A/D模塊功能、D/A模塊功能、任意波形發(fā)生器功能和 可編程智能負(fù)載等模塊）和配套的標(biāo)準(zhǔn)VPC90夾具，可用故障辭典交叉和探筆引導(dǎo)等故障定位技術(shù)，將故障定位到被測(cè)單位的最小可替換單元（電路板故障可定位到器件），具有較高的故障診斷覆蓋率。

2.2 適配器介紹

適配板是測(cè)試人員針對(duì)不同的UUT電源特性和信號(hào)屬性而研制的ATE與UUT的接口。它完成UUT和ATE之間信號(hào)電源、4路模擬輸出到矩陣開(kāi)關(guān)和任意波形發(fā)生器等連接，同時(shí)在適配板上設(shè)計(jì)有ID驗(yàn)證和自測(cè)試電路。其原理結(jié)構(gòu)和連接框圖如圖2所示。

圖2 適配器工作原理圖

圖2中程控電源經(jīng)過(guò)UUT適配板上電源濾波顯示電路濾波，為UUT提供1組+5V電源。ID編碼移位電路實(shí)現(xiàn)原理：UUT編碼移位電路占用系統(tǒng)2路數(shù)字I/O資源，旋轉(zhuǎn)編碼開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)UUT適配板標(biāo)識(shí)編碼的設(shè)定;U1、U2為移位寄存器，UUT適配板上電時(shí)將其標(biāo)識(shí)編碼置入U(xiǎn)1、U2內(nèi)部寄存器中，可以在時(shí)鐘“CLK”的控制下串行的將標(biāo)識(shí)編碼“ID”提供給系統(tǒng)。

2.3 測(cè)試軟件

以美國(guó)泰瑞達(dá)公司出品的LASAR（邏輯自動(dòng)激勵(lì)和響應(yīng)）軟件為例做研究介紹。LASAR是一種用于數(shù)字電路測(cè)試開(kāi)發(fā)和邏輯分析的仿真軟件系統(tǒng)。測(cè)試人員在分析被測(cè)電路板的原理與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上繪制原理圖，生成網(wǎng)絡(luò)表，寫出與邏輯功能對(duì)應(yīng)的測(cè)試激勵(lì)，就能自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)于測(cè)試激勵(lì)的正確響應(yīng)，并給出對(duì)測(cè)試激勵(lì)的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，輔助測(cè)試工程師改進(jìn)測(cè)試激勵(lì)。仿真結(jié)果通過(guò)后處理，就可直接加載在ATE上對(duì)被仿真電路板進(jìn)行測(cè)試，對(duì)有故障的被測(cè)對(duì)象進(jìn)行故障診斷，確定故障節(jié)點(diǎn)。LASAR軟件仿真需要經(jīng)過(guò)建模、好板仿真、故障仿真和后處理四個(gè)流程。

2.3.1 被測(cè)單元建模

應(yīng)用LASAR軟件仿真技術(shù)生成電路板自動(dòng)測(cè)試程序，必須具備電路網(wǎng)絡(luò)表、電路上所有數(shù)字邏輯器件的模型和環(huán)境模型。通常器件模型庫(kù)會(huì)提供給用戶常用的器件模型，對(duì)未提供模型的器件可以利用LASAR支持的工具建模。環(huán)境模型包括ATE、適配器和ATE與UUT引腳的連接關(guān)系。

2.3.2 好板仿真

LASAR軟件調(diào)用測(cè)試人員編寫的測(cè)試激勵(lì)，將輸出響應(yīng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，作為故障診斷依據(jù)。測(cè)試激勵(lì)需要采用Low-Speed語(yǔ)言編輯，以主機(jī)頻率決定時(shí)序。完整的激勵(lì)包括：總線聲明、信號(hào)觸發(fā)方式、輸入信號(hào)相位和返回類型。以下是成功完成RAM2114的功能測(cè)試的完整激勵(lì)：用LIBARIAN的RAM自動(dòng)生成器已完成RAM2114的建模，激勵(lì)編寫如下：

Lowspeed

hi inputs

off d2

hi p0，

lo p1，p2;

drive d1 to hex 00;

drive d3 to hex 0a;

drive d1 to hex 01;

drive d3 to hex 05;

drive d1 to hex 03;

drive d3 to hex 0a;

drive d1 to hex 07;

drive d3 to hex 05;

drive d1 to hex 0f;

drive d3 to hex 0a;

drive d1 to hex 1f;

drive d3 to hex 05;

drive d1 to hex 3f;

drive d3 to hex 0a;

drive d1 to hex 7f;

drive d3 to hex 05;

drive d1 to hex ff;

drive d3 to hex 0a;

off d3

hi p2;

drive d1 to hex 7f;

drive d1 to hex 3f;

drive d1 to hex 1f;

drive d1 to hex 0f;

drive d1 to hex 07;

drive d1 to hex 03;

drive d1 to hex 01;

drive d1 to hex 00;

這樣，RAM2114配合外圍器件數(shù)就可以成功完成據(jù)地址固定0和固定1的檢測(cè)。

2.3.3 故障仿真

故障仿真用來(lái)評(píng)價(jià)編寫的測(cè)試激勵(lì)的故障檢測(cè)能力。在LASAR中插入一個(gè)故障，LASAR支持的故障類型有固定故障[2]（Stuck-at-0、Stuck-at-1、Stuck-at-Z）、開(kāi)路故障（Open-to-0、Open-to-1）和短路（Shorted nodes）故障。給測(cè)試模型加載測(cè)試激勵(lì)，錄取響應(yīng)并與好板理論響應(yīng)做比較。若結(jié)果一致，則證明此故障可以被檢測(cè)到。否則，就檢測(cè)不到。圖3為L(zhǎng)ASAR軟件自動(dòng)生成的故障覆蓋率報(bào)告截圖，故障覆蓋率為97.21%。

圖3 LASAR軟件生成故障覆蓋率報(bào)告截圖

2.4 后處理集成

后處理是將LASAR生成的IEEE1445格式的測(cè)試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ATE可以識(shí)別的LARTAP文件格式。轉(zhuǎn)換后的*.tap文件就可以載入ATE，完成對(duì)故障電路板的自動(dòng)檢測(cè)。

3.結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，該技術(shù)能夠成功實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備（板級(jí)）的動(dòng)態(tài)功能測(cè)試和引腳級(jí)故障診斷，產(chǎn)生較高的故障覆蓋率，不僅降低了對(duì)開(kāi)發(fā)人員的技術(shù)要求，還大大提高了維修效率，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]孫英俠.基于LASAR軟件仿真板級(jí)自動(dòng)測(cè)試研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制 2008.16（11）：30-31.

[2]陳巖申.基于FPGA的電路板自動(dòng)測(cè)試技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制2010，07（25）：56-57.