第5章计算机测试技术.ppt

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1、第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 第5章计算机测试技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 当今测试的特点当今测试的特点?面临的挑战面临的挑战?CATCAT：计算机辅助测试计算机辅助测试CATCAT组成组成:由微机加插卡式硬件和采集分析软件组成由微机加插卡式硬件和采集分析软件组成计算机化测试系统的优点：计算机化测试系统的优点：能够对信号进行复杂的分析处理；能够对信号进行复杂的分析处理；高精度、高分

2、辨率和高速实时分析处理；高精度、高分辨率和高速实时分析处理；性能可靠、稳定、维修方便；性能可靠、稳定、维修方便；能够以多种形式输出信息；能够以多种形式输出信息；多功能；多功能；自动测试和故障监控。自动测试和故障监控。5.1 5.1 引言引言11/16/20221第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 计算机化测试系统的发展历程计算机化测试系统的发展历程 第一代第一代:二十世纪六十年代二十世纪六十年代-七十年代七十年代,无专用接口无专用接口CATCAT系统。系统。特点：特点：1)1)无仪器专用总线无仪器专用总线;2)2)开发周期长开发周期长;3)3)无通用性无通用性第二代第二代:二十世纪七

3、十年代二十世纪七十年代-八十年代八十年代,通用接口通用接口CATCAT系统。系统。特点特点:1):1)程控仪器符合相应的总线标准程控仪器符合相应的总线标准;2)2)开发周期短开发周期短;3)3)具有通用性及互换性具有通用性及互换性;第三代第三代第三代第三代:二十世纪九十年代至今二十世纪九十年代至今二十世纪九十年代至今二十世纪九十年代至今,虚拟仪器虚拟仪器虚拟仪器虚拟仪器 特点特点特点特点:1):1):1):1)用计算机软件功能实现了相关仪器功能用计算机软件功能实现了相关仪器功能用计算机软件功能实现了相关仪器功能用计算机软件功能实现了相关仪器功能;2)2)2)2)符合相应的总线标准符合相应的总线

4、标准符合相应的总线标准符合相应的总线标准;3)3)3)3)系统组成时间短、功能易于扩展。系统组成时间短、功能易于扩展。系统组成时间短、功能易于扩展。系统组成时间短、功能易于扩展。11/16/20222第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 新的设计思路新的设计思路新的设计思路新的设计思路:开放式系统开放式系统开放式系统开放式系统.生产自动化要求组建开放式系统的生产自动化要求组建开放式系统的生产自动化要求组建开放式系统的生产自动化要求组建开放式系统的2 2 2 2要素要素要素要素?现场总线：现场总线：现场总线：现场总线：是应用在是应用在是应用在是应用在生产现场生产现场生产现场生产现场，在微

5、机化测量控制设，在微机化测量控制设，在微机化测量控制设，在微机化测量控制设备备备备(现场智能设备及更高控制管理层网络之间现场智能设备及更高控制管理层网络之间现场智能设备及更高控制管理层网络之间现场智能设备及更高控制管理层网络之间)之间实之间实之间实之间实现双向串行多节点数字通信的系统，是开放式、数字现双向串行多节点数字通信的系统，是开放式、数字现双向串行多节点数字通信的系统，是开放式、数字现双向串行多节点数字通信的系统，是开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。化、多点通信的底层控制网络。化、多点通信的底层控制网络。化、多点通信的底层控制网络。5.2 5.2 现场总线与智能传感器现场总线与智能

6、传感器11/16/20223第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 现场总线控制系统与传统控制系统比较现场总线控制系统与传统控制系统比较连接方式连接方式/控制模式控制模式/信号类型信号类型/简化系统简化系统11/16/20224第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 现场总线的发展现场总线的发展19841984年：美国仪表协会（年：美国仪表协会（ISAISA）下属的标准与实施工作组中）下属的标准与实施工作组中的的ISA/SP50ISA/SP50开始制定现场总线标准；开始制定现场总线标准；19851985年：国际电工委员会决定由年：国际电工委员会决定由Proway Working G

7、roupProway Working Group负责负责现场总线体系结构与标准的研究制定工作；现场总线体系结构与标准的研究制定工作；19861986年：德国开始制定过程现场总线（年：德国开始制定过程现场总线（Process FieldbusProcess Fieldbus）标准，简称标准，简称PROFIBUS;PROFIBUS;19921992年：由年：由SiemensSiemens、RosemountRosemount、ABBABB、FoxboroFoxboro、YokogawaYokogawa等等8080家公司联合，成立了家公司联合，成立了ISPISP（Interoperable Syst

8、em Interoperable System ProtocolProtocol）组织，着手在）组织，着手在PROFIBUSPROFIBUS的基础上制定现场总线的基础上制定现场总线标准。标准。11/16/202265第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 现场总线的发展现场总线的发展19931993年：以年：以HoneywellHoneywell、BaileyBailey等公司为首，成立了等公司为首，成立了World World FIPFIP（Factory Instrumentation ProtocolFactory Instrumentation Protocol）组织，由）组织，

9、由120120多个公司加盟该组织，并以法国标准多个公司加盟该组织，并以法国标准FIPFIP为基础制定现场总为基础制定现场总线标准。线标准。19941994年：年：ISPISP和和World FIPWorld FIP北美部分合并，成立了现场基金会北美部分合并，成立了现场基金会（Fieldbus Foundation,Fieldbus Foundation,简称简称FFFF）。）。19961996年：第一季度颁布了低速总线年：第一季度颁布了低速总线H1H1的标准，安装了示范系的标准，安装了示范系统，将不同厂商的符合统，将不同厂商的符合FFFF规范的仪表互联为控制系统和通规范的仪表互联为控制系统和通

10、信网络，使信网络，使H1H1低速总线开始步入了实用阶段。低速总线开始步入了实用阶段。德国德国Bosch CAN Bosch CAN 美国的美国的lonworklonwork11/16/20226第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 现场总线协议的参考模型现场总线协议的参考模型 为建立互联系统为建立互联系统,国际标准化组织国际标准化组织ISOISO于于19781978年建立了一个年建立了一个“开放系统互连开放系统互连”的技术委员会。起草了的技术委员会。起草了“开放系统互连基开放系统互连基本参考模型本参考模型”（Open System InterconnectionOpen System

11、Interconnection）的建议草案。）的建议草案。19861986年又对该标准进行了进一步的完善和补充。年又对该标准进行了进一步的完善和补充。OSI OSI参考模型分层的原则是将相似的功能集中在同一层内，参考模型分层的原则是将相似的功能集中在同一层内，功能差别较大时则分层处理，每层只对相邻的上、下层定义功能差别较大时则分层处理，每层只对相邻的上、下层定义接口。接口。OSIOSI参考模型是计算机网络体系结构发展的产物，它的参考模型是计算机网络体系结构发展的产物，它的基本内容是开放系统通信功能的分层结构。基本内容是开放系统通信功能的分层结构。7 7层次层次,各层协议的研究独立进行各层协议的

12、研究独立进行,某层有变化时只需改变某层有变化时只需改变相应的层。相应的层。11/16/20227第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 提供用于建立、提供用于建立、保持和断开物保持和断开物理连接的机械理连接的机械的、电气的、的、电气的、功能的和过程功能的和过程的条件。物理的条件。物理层提供有关同层提供有关同步和比特流在步和比特流在物理媒体上的物理媒体上的传输手段。传输手段。利用下一层提供的服务并为上一层提供服务利用下一层提供的服务并为上一层提供服务(通信功能和层之间的会话规通信功能和层之间的会话规定定)同等层之间的通信规则和约定同等层之间的通信规则和约定协议协议11/16/20228第第

13、5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 用于建立、维持用于建立、维持和拆除链路连接，和拆除链路连接，实现实现无差错传输无差错传输的功能。在点到的功能。在点到点或点到多点的点或点到多点的链路上，保证信链路上，保证信息的可靠传递。息的可靠传递。该层对连接相邻该层对连接相邻的通路进行差错的通路进行差错控制、数据成帧、控制、数据成帧、同步等控制。同步等控制。检测差错检测差错:循环冗循环冗余校验余校验CRCCRC纠正纠正:计时器恢复计时器恢复/自动请求重发自动请求重发ARQARQ11/16/20229第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 规定了网络连接规定了网络连接的建立、维持和的建立、维持和

14、拆除的协议。它拆除的协议。它的主要功能是利的主要功能是利用数据链路层所用数据链路层所提供的相邻节点提供的相邻节点间的无差错数据间的无差错数据传输功能，通过传输功能，通过路由选择和中继路由选择和中继功能，实现两个功能，实现两个系统之间的连接系统之间的连接。11/16/202210第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 完成开放系统之完成开放系统之间的数据传送控间的数据传送控制。主要功能是制。主要功能是开放系统之间数开放系统之间数据的据的收发确认收发确认。同时，还用于弥同时，还用于弥补各种通信网络补各种通信网络的质量差异，对的质量差异，对经过下三层之后经过下三层之后仍然存在的传输仍然存在的传

15、输差错进行恢复，差错进行恢复，进一步提高可靠进一步提高可靠性。性。11/16/202211第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 会话层依靠传会话层依靠传输层以下的通信输层以下的通信功能使数据传送功能使数据传送功能在开放系统功能在开放系统间有效地进行。间有效地进行。其主要功能是按其主要功能是按照在应用进程之照在应用进程之间的约定，间的约定，按照按照正确的顺序收、正确的顺序收、发数据发数据，进行各，进行各种形式的对话。种形式的对话。11/16/202212第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 表示层的主表示层的主要功能是把应用要功能是把应用层提供的层提供的信息变信息变换换为能够共同

16、理为能够共同理解的形式，提供解的形式，提供字符代码、数据字符代码、数据格式、控制信息格式、控制信息格式、加密等的格式、加密等的统一表示。统一表示。11/16/202213第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 应用层是应用层是OSIOSI参考模型的最高参考模型的最高层。其功能实现层。其功能实现应用进程（如用应用进程（如用户程序、终端操户程序、终端操作员等）之间的作员等）之间的信息交换信息交换。同时，。同时，还具有一系列业还具有一系列业务处理所需要的务处理所需要的服务功能服务功能。7层是否都必须层是否都必须?11/16/202214第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 智能传感器智

17、能传感器?智能传感器，必须具备学习、推理、感知、通讯以智能传感器，必须具备学习、推理、感知、通讯以及管理功能。及管理功能。2020世纪世纪8080年代末，年代末，L.FoulloyL.Foulloy提出了模提出了模糊传感器概念，认为糊传感器概念，认为“模糊传感器是一种能够在线模糊传感器是一种能够在线实现符号处理的智能传感器实现符号处理的智能传感器”。智能传感器：智能传感器：基于现场总线数字化、标准化、智能基于现场总线数字化、标准化、智能化的要求，带有总线接口，能自行管理自己，能将化的要求，带有总线接口，能自行管理自己，能将检测到的现场信号进行处理变换后，以数字量形式检测到的现场信号进行处理变换

18、后，以数字量形式通过现场总线与上位机进行信息传递。通过现场总线与上位机进行信息传递。11/16/202215第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 智能传感器的特点智能传感器的特点p具有非线性自动校正功能，可消除整个传感具有非线性自动校正功能，可消除整个传感器系统的非线性系统误差，提高了精度。器系统的非线性系统误差，提高了精度。p具有自校零与自校准功能。具有自校零与自校准功能。p抑制噪声的智能化功能。抑制噪声的智能化功能。p通过自补偿技术可改善传感器系统的动态特通过自补偿技术可改善传感器系统的动态特性，使其频率响应特性向更高或更低频段扩性，使其频率响应特性向更高或更低频段扩展。展。11/

19、16/202216第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 智能传感器实现的途径智能传感器实现的途径1)1)非集成化实现：将传统的经典传感器（采用非集成化工艺非集成化实现：将传统的经典传感器（采用非集成化工艺制作的传感器，仅具有获取信号的功能）、信号调理电路、制作的传感器，仅具有获取信号的功能）、信号调理电路、带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个智带数字总线接口的微处理器组合为一整体而构成的一个智能传感器系统。能传感器系统。2)2)集成化实现：这种智能传感器系统是采用微机械加工技术集成化实现：这种智能传感器系统是采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用硅为基本材料来制作

20、敏和大规模集成电路工艺技术，利用硅为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们集成在感元件、信号调理电路、微处理器单元，并把它们集成在一块芯片上。故又可称为集成智能传感器（一块芯片上。故又可称为集成智能传感器（Integrated Integrated Smart/Intelligent SensorSmart/Intelligent Sensor）。）。3)3)混合实现：根据需要与可能，将系统各个集成化环节，如：混合实现：根据需要与可能，将系统各个集成化环节，如：敏感元件、信号调理电路、微处理器单元、数字总线接口，敏感元件、信号调理电路、微处理器单元、数字总线接口，以不同的

21、组合方式集成在两块或三块芯片上，并装在一个以不同的组合方式集成在两块或三块芯片上，并装在一个外壳里。外壳里。11/16/202217第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 集成化智能传感器的几种形式集成化智能传感器的几种形式初级形式：初级形式：就是组成环节中没有微处理器单元，只有敏感就是组成环节中没有微处理器单元，只有敏感单元与（智能）信号调理电路，二者被封装在一个外壳里。单元与（智能）信号调理电路，二者被封装在一个外壳里。中级形式中级形式/自立形式：自立形式：在组成环节中除敏感单元与信号调理在组成环节中除敏感单元与信号调理电路外，必须含有微处理器单元，即一个完整的传感器系统电路外，必须

22、含有微处理器单元，即一个完整的传感器系统全部封装在一个外壳里的形式。它具有完善的智能化功能，全部封装在一个外壳里的形式。它具有完善的智能化功能，这些智能化功能主要是由强大的软件来实现的。这些智能化功能主要是由强大的软件来实现的。高级形式：高级形式：高级形式是集成度进一步提高，敏感单元实现高级形式是集成度进一步提高，敏感单元实现多维阵列化时，同时配备了更强大的信息处理软件，从而具多维阵列化时，同时配备了更强大的信息处理软件，从而具有更高级的智能化功能的形式。这时的传感器系统不仅具有有更高级的智能化功能的形式。这时的传感器系统不仅具有完善的智能化功能，而且还具有更高级的传感器阵列信息融完善的智能化

23、功能，而且还具有更高级的传感器阵列信息融合功能，或具有成像与图像处理等功能。合功能，或具有成像与图像处理等功能。11/16/202218第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 自动测试系统的组成自动测试系统的组成由五部分组成：由五部分组成：控制器；控制器；程控仪器、设备；程控仪器、设备；总线与接口；连接控制器与各程控仪器总线与接口；连接控制器与各程控仪器测试软件；测试软件；被测对象被测对象5.3 5.3 自动测试系统自动测试系统11/16/202219第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 通用接口总线通用接口总线GPIBGPIB发展简介发展简介:国际公认并广泛使用的国际公认并广泛

24、使用的IEEE-488IEEE-488接口总线被称接口总线被称为为通用接口总线通用接口总线(GPIB(GPIB，general purpose general purpose interface bus)interface bus)。它的作用是实现仪器仪表、计算。它的作用是实现仪器仪表、计算机、各种专用的仪器控制器和自动测控系统之间的机、各种专用的仪器控制器和自动测控系统之间的快速双向通信。快速双向通信。11/16/202220第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 IEEE-488.1IEEE-488.1IEEE-488.1IEEE-488.1是一种是一种数字式数字式8 8位并位并行通

25、信接口行通信接口，其数据传输速率，其数据传输速率可达可达1Mbps1Mbps。该总线支持一台系。该总线支持一台系统控制器（通常是统控制器（通常是PCPC）和多达）和多达1010台以上的附加仪器。各有关台以上的附加仪器。各有关器件之间是通过一根含器件之间是通过一根含2424（或（或2525）芯的集装通信缆来联系的。）芯的集装通信缆来联系的。通信缆通过专用标准连接器与通信缆通过专用标准连接器与设备连接设备连接(阳性与阴性阳性与阴性)，连接，连接器及其引脚定义如图所示。器及其引脚定义如图所示。负逻辑负逻辑-零逻辑代表零逻辑代表“真真”抗干抗干扰扰11/16/202221第第5 5章章 计算机测试技术

26、计算机测试技术 GPIBGPIB总线测试仪器通过总线测试仪器通过GPIBGPIB接口和接口和GPIBGPIB电缆与计算机相联，形成计电缆与计算机相联，形成计算机测试仪器。与算机测试仪器。与DAQDAQ卡不同，卡不同，GPIBGPIB仪器是独立的设备，能单独使用。仪器是独立的设备，能单独使用。GPIBGPIB设备可以串接在一起使用，但系统中设备可以串接在一起使用，但系统中GPIBGPIB电缆的总长度不应超电缆的总长度不应超过过20m20m，过长的传输距离会使信噪比下降，对数据的传输质量有影响。，过长的传输距离会使信噪比下降，对数据的传输质量有影响。11/16/202222第第5 5章章 计算机测

27、试技术计算机测试技术 GPIBGPIB操作操作 GPIBGPIB采用字节串行采用字节串行/位并行协议。位并行协议。GPIBGPIB通通过连接总线传输信息而实现通信。输送的信过连接总线传输信息而实现通信。输送的信息分两种：息分两种：基于器件的信息基于器件的信息:数据信息数据信息;连接信息连接信息:命令信息。命令信息。11/16/202223第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 GPIBGPIB器件和接口功能器件和接口功能 基于基于GPIBGPIB测试结构的全部有关器件可分为测试结构的全部有关器件可分为控者、讲控者、讲者和听者者和听者三大类：三大类：（1 1）控者）控者 控者指明谁是讲者，

28、谁是听者（如控者指明谁是讲者，谁是听者（如PCPC）。每个）。每个GPIBGPIB系统都必须定义一个系统执行控者，这一工作系统都必须定义一个系统执行控者，这一工作可通过设置接口板卡上的跳线或软件构筑来完成。可通过设置接口板卡上的跳线或软件构筑来完成。（2 2）讲者与听者）讲者与听者 讲者：讲者：产生指令及数据器件产生指令及数据器件 听者：听者：接收指令及数据器件接收指令及数据器件 讲者在总线任一时刻只能有一个器件讲者在总线任一时刻只能有一个器件,听者可以听者可以有多个器件。有多个器件。11/16/202224第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 讲者和听者的功能特性讲 者 听 者 被控

29、者指定去讲被控者指定去讲 被控者指定去听被控者指定去听 将数据放到将数据放到GPIBGPIB上上 读出由讲者送到读出由讲者送到GPIBGPIB上上的数据的数据 一次只能有一个器件被寻一次只能有一个器件被寻址讲话址讲话 每次可有多台器件被寻每次可有多台器件被寻址为听者址为听者 11/16/202225第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 信号及连线信号及连线 GPIBGPIB有有1616条信号线条信号线和和8 8条地回送线条地回送线。GPIBGPIB上的所有器件分享上的所有器件分享2424条总线。条总线。16 16条信号线分为三组：数据线条信号线分为三组：数据线8 8条、接口管理线条、接

30、口管理线5 5条、握手线条、握手线3 3条。条。数据线数据线(8(8条条)：以并行方式输送数据。：以并行方式输送数据。接口管理线接口管理线(5(5条条)：管理着：管理着GPIBGPIB中的信号传输：中的信号传输：接口清除线（接口清除线（IFCIFC，interface clearinterface clear）:主控复位主控复位注意线（注意线（ATNATN，attentionattention）:通报数据类型通报数据类型远距离使能（远距离使能（RENREN，remote enableremote enable）终止或识别（终止或识别（EOIEOI，end or identify:end or

31、identify:停止数据输出停止数据输出服务请求（服务请求（SRQSRQ，service requestservice request）执行控者监测此信）执行控者监测此信息。息。握手线握手线(3(3条条)：异步地控制各器件之间的信息字节的传输：异步地控制各器件之间的信息字节的传输11/16/202226第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 三条握手线三条握手线:三线连锁握手三线连锁握手/挂钩模式挂钩模式?NRFD(not ready for data)NRFD(not ready for data)指出一个器件是否已准备好接指出一个器件是否已准备好接收一个数据字节，此线由所有正在接受

32、命令（数据信息）的收一个数据字节，此线由所有正在接受命令（数据信息）的听者器件来驱动。听者器件来驱动。NDAC(not data accepted)NDAC(not data accepted)指出一个器件是否已收到一个数指出一个器件是否已收到一个数据字节，此线由所有正在接收（数据信息）的听者器件来驱据字节，此线由所有正在接收（数据信息）的听者器件来驱动。在此握手模式下，该传输率将以最慢的执行听（正在听）动。在此握手模式下，该传输率将以最慢的执行听（正在听）者为准，因为讲者要等到所有听者都完成工作。在发送数据者为准，因为讲者要等到所有听者都完成工作。在发送数据和等待听者接受之前，和等待听者接受

33、之前，NRFDNRFD应被置于应被置于“非非”。DAVDAV（data validdata valid）指出数据线上的信号是否稳定、有效和指出数据线上的信号是否稳定、有效和可以被器件验收。当控者发送命令和讲者发送数据信息时都可以被器件验收。当控者发送命令和讲者发送数据信息时都要申报一个要申报一个DAVDAV。11/16/202227第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 讲者讲者DATA00DAV25讲讲者者宣宣布布数数据不再合法据不再合法进进入入接接收收数数据据状状态，不要再准备态，不要再准备完成完成AGAIN113听者听者NRFDNADAC数据传输开始数据传输开始最慢听者最慢听者接收

34、完毕接收完毕数据传输结束数据传输结束4图图 三线握手过程三线握手过程听听者者准准备备好接收好接收讲讲者者收收到到RFD消消 息息 宣宣 布布DAV=0有效有效三条握手线三条握手线:三线连锁握手三线连锁握手/挂钩模式挂钩模式11/16/202228第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 总线命令总线命令 所有器件必须监视所有器件必须监视ATNATN线并在线并在200ns200ns内做出响应。内做出响应。当当ATNATN为为“真真”时，所有器件都接收数据线上的数据时，所有器件都接收数据线上的数据并将其作为命令或地址来处理。并将其作为命令或地址来处理。11/16/202229第第5 5章章 计

35、算机测试技术计算机测试技术 查查 询询 在在IEEE-488IEEE-488中，每个数据传输过程都由控者来启动。控者中，每个数据传输过程都由控者来启动。控者接到申报后，便启动一个查询过程来依次寻址，来发现申报接到申报后，便启动一个查询过程来依次寻址，来发现申报SRQSRQ的器件，查询方法分为串行式和并行式两种：的器件，查询方法分为串行式和并行式两种：串行查询串行查询 被寻址到的器件作为讲者向控者发送一个状态字节来表被寻址到的器件作为讲者向控者发送一个状态字节来表明自己是否要注意。明自己是否要注意。并行查询并行查询 此时所选定的器件有可能发送一个状态位到预先制定的此时所选定的器件有可能发送一个状

36、态位到预先制定的数据线上。并行查询的启动方法是同时用数据线上。并行查询的启动方法是同时用ATNATN和和EOIEOI线作申报。线作申报。IEEE-488 IEEE-488规定器件容量少于或等于规定器件容量少于或等于1515台（包括控者器件台（包括控者器件在内）。在内）。11/16/202230第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 VXIVXI总线总线VXIVXI（VMEbus extensions for instrumentationVMEbus extensions for instrumentation）总线结构标准将测量仪器、主机架、固定装置、计总线结构标准将测量仪器、主机架、

37、固定装置、计算机及软件集为一体，是一种电子插入式工作平台。算机及软件集为一体，是一种电子插入式工作平台。在每个在每个VXIVXI总线系统中，必须有两个专门的功能：总线系统中，必须有两个专门的功能：第一个是第一个是0 0号槽功能号槽功能，它负责管理底板结构。，它负责管理底板结构。第二个是第二个是资源管理程序资源管理程序。每当系统加电或复。每当系统加电或复位时，这个程序就对各个模块进行配置，以保证能位时，这个程序就对各个模块进行配置，以保证能正常工作。正常工作。11/16/202231第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 VXIVXI总线的体系结构，包括机械尺寸、电源、总线的体系结构，包括

38、机械尺寸、电源、冷却、连接插座、模块连接、通信协议、电磁冷却、连接插座、模块连接、通信协议、电磁干扰等各方面，干扰等各方面，VXIVXI总线标准都作了规定。总线标准都作了规定。机械尺寸方面机械尺寸方面，规定了模块的尺寸和空间的，规定了模块的尺寸和空间的大小及对冷却的要求大小及对冷却的要求A A、B B、C C、D D；电气性能方面电气性能方面，规定了完整的线路连接、触，规定了完整的线路连接、触发器、时钟和模拟发器、时钟和模拟/数字信号总线；数字信号总线；电源和电源和EMCEMC方面方面，对电压、噪声及辐射的敏，对电压、噪声及辐射的敏感性做了限制；感性做了限制；通信方面通信方面，规定了系统配置、

39、设备的类型和，规定了系统配置、设备的类型和通信协议等。通信协议等。11/16/202232第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 VXI VXI总线结构规定了三种总线结构规定了三种9696芯的双列直插芯的双列直插(DIN)(DIN)连接插连接插座，分别为座，分别为P1P1、P2P2和和P3P3。其中。其中P1P1是唯一的必须在是唯一的必须在VMEVME或或VXIVXI总总线中配备的连接插座线中配备的连接插座，这种连接插座包括有数据传输总线，这种连接插座包括有数据传输总线（2424位寻址线和位寻址线和1616位数据线）、中断线及电源线等。位数据线）、中断线及电源线等。11/16/20223

40、3第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 在在VXIVXI总线总线结构中，总线总线结构中，P2P2连接插座是可选连接插座是可选的，除了的，除了A A型型模块外，其它的模块都要配备。模块外，其它的模块都要配备。P2P2连接插座把数据传输总线连接插座把数据传输总线扩展到了全部的扩展到了全部的3232位，并增加了许多其它的资源。位，并增加了许多其它的资源。P3P3连接连接插座也是可选的插座也是可选的，只有，只有D D型模块才配备这种连接插座。型模块才配备这种连接插座。P3P3比比P2P2又增加了又增加了2424条本地总线、条本地总线、ECLECL触发总线和触发总线和100MHz100MHz的时

41、钟及的时钟及星型触发总线，供精确同步之用。星型触发总线，供精确同步之用。11/16/202234第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 本地总线本地总线 本地总线是邻近模块之间进行通信的总线。本地总线是邻近模块之间进行通信的总线。VXI VXI总线标准为本地总线定义了总线标准为本地总线定义了5 5种信号类型，种信号类型，可以用于可以用于TTLTTL电平的信号、电平的信号、ECLECL电平的信号或电平的信号或3 3种模拟种模拟电平的信号。电平的信号。电磁相容性电磁相容性 为确保仪器模块不干扰其它模块，也不被其它模为确保仪器模块不干扰其它模块，也不被其它模块所干扰，块所干扰，VXIVXI总线

42、结构标准对辐射和传导电磁干扰总线结构标准对辐射和传导电磁干扰（EMCEMC）做了限制。）做了限制。冷却冷却 在典型的在典型的IEEE-488IEEE-488机架组合式系统中，必须采取机架组合式系统中，必须采取严格的措施来保证系统正常工作所需要的冷却环境严格的措施来保证系统正常工作所需要的冷却环境11/16/202235第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 电源电源VXIVXI总线结构对电源的指标也做了规定，选择模块时，要把模总线结构对电源的指标也做了规定，选择模块时，要把模块对电压和电流的要求与主机的能力进行比较块对电压和电流的要求与主机的能力进行比较。直流输出直流输出/V/V+5+5

43、+12+12-12-12+24+24-24-24-5.2-5.2-2-2直流电流峰值直流电流峰值/A/A 6262121212121212101060603030动态电流峰动态电流峰-峰值峰值/A/A 9.09.02.52.52.52.55.05.05.05.08.58.54.54.5电源在提供稳定的电压的时候，若要求其电流发生突然变化，电源的供电电源在提供稳定的电压的时候，若要求其电流发生突然变化，电源的供电能力就会改变。如果电源具有较大的感性负载（这在开关式电源中是常见能力就会改变。如果电源具有较大的感性负载（这在开关式电源中是常见的），这时电源输出的电压就会由于继电器对动态电流的需求而发

44、生变化，的），这时电源输出的电压就会由于继电器对动态电流的需求而发生变化，感应出来的噪声就会进入使用统一电源的其它模块，影响其性能。因此，感应出来的噪声就会进入使用统一电源的其它模块，影响其性能。因此，VXIVXI总线结构对动态电流的规定，可确保所选择的模块不会在主机的电源总线结构对动态电流的规定，可确保所选择的模块不会在主机的电源线上感应出较大的起伏噪声，这样也就不会影响其它模块的电性能。线上感应出较大的起伏噪声，这样也就不会影响其它模块的电性能。11/16/202236第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 VXIVXI总线的通信总线的通信VXIVXI总线设备类型总线设备类型:VXI

45、 VXI总线设备共有四种类型：总线设备共有四种类型：寄存器基的设备、消息基的寄存器基的设备、消息基的设备设备、存储器设备存储器设备和和扩展存储器设备。扩展存储器设备。寄存器基的设备是最简单的一种寄存器基的设备是最简单的一种VXIVXI总线设备，常用来作总线设备，常用来作为简单仪器和开关模块的基本部分。寄存器基的设备的通信为简单仪器和开关模块的基本部分。寄存器基的设备的通信指通过寄存器的读写操作来完成，因为寄存器基的设备完全指通过寄存器的读写操作来完成，因为寄存器基的设备完全是在直接硬件控制这一层次上进行通信的，它的优点是速度是在直接硬件控制这一层次上进行通信的，它的优点是速度快，这种高速度通信

46、可使测试系统的吞吐量大大提高。快，这种高速度通信可使测试系统的吞吐量大大提高。消息基的设备一般是消息基的设备一般是VXIVXI总线系统中智能化程度较高的设总线系统中智能化程度较高的设备。消息基的设备都配有公共通信单元和字串行协议，以保备。消息基的设备都配有公共通信单元和字串行协议，以保证与其它消息基的模块进行证与其它消息基的模块进行ASCASC级的通信，也便于多厂家的级的通信，也便于多厂家的仪器相互兼容。通信速度会受到一定的影响，消息基的设备仪器相互兼容。通信速度会受到一定的影响，消息基的设备一般都要使用微处理器，比寄存器基的设备成本要高。一般都要使用微处理器，比寄存器基的设备成本要高。11/

47、16/202237第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 VXIVXI的寻址的寻址 在在VXIVXI总线标准中，提供了三种寻址方式，即总线标准中，提供了三种寻址方式，即IEEE-488IEEE-488主寻址主寻址、IEEE-488IEEE-488副寻址副寻址和和嵌入式寻址嵌入式寻址:在在IEEE-488IEEE-488主寻址方式下，主控制器把每个主寻址方式下，主控制器把每个VXIVXI总线上的仪器都作为一个独立的总线上的仪器都作为一个独立的IEEE-488IEEE-488仪仪器来对待。这些仪器有唯一的器来对待。这些仪器有唯一的IEEE-488IEEE-488地址地址。IEEE-488 I

48、EEE-488副寻址方式与主寻址方式相似，它副寻址方式与主寻址方式相似，它是利用是利用IEEE-488IEEE-488总线的副地址寻址功能，不用主总线的副地址寻址功能，不用主地址寻址。地址寻址。11/16/202238第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 PXIPXI总线总线PXI(PCI Extension for Instrumentation)PXI(PCI Extension for Instrumentation)是由美国是由美国NINI公司于公司于19971997年推出的测控仪器总年推出的测控仪器总线标准。线标准。11/16/202239第第5 5章章 计算机测试技术计算机

49、测试技术 PXIPXI模块尺寸模块尺寸pPXIPXI规范定义了一个包括电源系统、冷却系统和安规范定义了一个包括电源系统、冷却系统和安插模块槽位的一个标准机箱。插模块槽位的一个标准机箱。pPXIPXI规定系统槽（相当于规定系统槽（相当于VXIVXI的零槽）位于总线的的零槽）位于总线的最左端，主控模块只能向左扩展自身的扩展槽，最左端，主控模块只能向左扩展自身的扩展槽，而不能向右扩展占用仪器模块插槽。而不能向右扩展占用仪器模块插槽。PXIPXI仪器模块仪器模块安装在右边余下的槽内，同时用户可以在第一个安装在右边余下的槽内，同时用户可以在第一个外围插槽（系统插槽的相邻槽）安装一个可选的外围插槽（系统插

50、槽的相邻槽）安装一个可选的星型触发控制器，为其它外围模块提供非常精确星型触发控制器，为其它外围模块提供非常精确的触发信号。的触发信号。11/16/202240第第5 5章章 计算机测试技术计算机测试技术 PXIPXI总线电气结构总线电气结构PXIPXI总线规范是在总线规范是在PCIPCI规范的基础规范的基础上发展而来的上发展而来的,具有具有PCIPCI的性能的性能和特点和特点,包括包括32/6432/64位数据传输位数据传输能力及分别高达能力及分别高达132Mbps(32132Mbps(32位位)和和264 Mbps(64264 Mbps(64位位)的数据传输速的数据传输速度度,另外还支持另外