基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置及方法，硬件电路包括SOPC最小系统与SOPC功能电路，首先对被测电路进行原理分析，将原电路的程序进行备份，设计SOPC最小系统与自检测试程序替换原有电路程序，搭建串口电路与上位机进行数据传输，通过SPI接口对AD与DA寄存器进行配置，通过DA与AD进行模拟量的发送与读取，串口接收模拟量数据分析得到测试结果。本发明专利技术不依赖于原有电路软件功能，通过软件替代的思路,不需要制作测试工装，节省了测试接口和资源，从而降低了成本，另外测试直接针对器件，测试覆盖率更高，同时故障定位更加精确。

【技术实现步骤摘要】
基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置及方法
本专利技术涉及机载电路板测试领域，具体的说是基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置及方法。
技术介绍
目前SOPC技术已经广泛应用于电路板的测试中，例如2014年11月出版的《四川兵工学报》第35卷第11期第95-98页公开了一种电路板故障检测单元的设计，该方法包括设计以FPGA为核心实现检测单元的主要硬件电路，并结合以RT-Thread为操作系统设计软件构建测试平台，最终实现对电路板的测试。该方法主要满足批量化检测对实时性和同步性的要求，但是测试仍然依赖被测电路板的原有软件功能，所需设计硬件接口和资源较多，测试成本较高，且开发周期较长，另外对电路板的故障定位围绕外部信号难以精确定位到器件。又如2010年6月出版的《测试技术学报》第24卷第6期第481-485页公开了一种基于SOPC技术的电路板通用测试插槽设计，该方法主要实现用一个测试插槽检测多个不同的印刷电路板功能，包括利用可编程器件(PLD)的在线重配置功能，运用可编程片上系统(SOPC)技术研发通用测试插槽的设计思想，完成了通用插槽的硬件设计和软件设计。该方法特别适用于，当待测的电路板批量较小、种类较多时的情况，但是缺点是仅限于连接器的自适应多功能测试上，未能就对板件的具体功能测试进行展开，也不能对板件故障进行精确定位。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提出了基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置及方法，不依赖电路板原有软件功能，从内部完成对电路板各模块的测试和故障定位，从而使电路板测试更加灵活，覆盖率更高，故障定位更加精确。本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置，包括SOPC最小系统与SOPC功能电路，所述SOPC最小系统包括用于运行片上系统的处理器，所述处理器连接有用于复位芯片的复位电路、用于提供主频时钟的时钟电路、用于配置芯片的ROM电路、用于调试下载的JTAG电路、用于提供运存的RAM电路、用于保存数据和应用程序的FLASH电路，所述SOPC功能电路包括与所述处理器相连的用于传输数据的串口电路、用于连接SPI协议硬件电路的SPI接口电路和用于转换被测电路板电路模拟量或数字量的AD与DA电路。进一步地，所述处理器采用NiosII系列FPGA芯片，内部软核设计包括NiosIIprocessor处理器、RAM控制器、FLASH控制器、输入输出IO模块、串口通讯控制器和SPI总线通讯控制器。进一步地，所述处理器上电复位后，选择的启动存储器为所述Flash电路，起始地址设置为0x00000000，在Flash控制器设计时，需要锁定Flash的起始地址为0x00000000。进一步地，所述RAM电路的地址范围设定为0x01000000～0x017fffff，时钟频率100MHz。进一步地，所述A/D与D/A电路使用PIO接口，分为两组，包括14位输入和11位输出接口分别用于控制AD转换与DA转换，所述AD转换地址空间为0x00201080～0x0020108f，所述DA转换地址空间为0x00201090～0x0020109f。进一步地，所述SPI总线通讯控制器地址空间为0x00201060～0x0020107f，工作频率128KHz。进一步地，所述串口通讯控制器地址空间为0x00201040～0x0020105f，波特率115200，数据位8位、停止位1位。基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置的测试方法，包括步骤：s1)对目标电路模块图纸进行分析，确定SOPC最小系统与功能电路组成；s2)对被测模块原程序备份；s3)分析模块功能，制定自检测程序，替代原有电路功能程序；s4)针对模块的串口收发、SPI通讯、PIO口数据以及AD/DA功能检测；s5)通过上位机交互显示检测结果；s6)对关键测试点利用外置仪器检测。进一步地，所述步骤s4)包括：s41)通过上位机对目标板串口发送指令；s42)目标处理器通过SPI接口对AD与DA寄存器进行配置；s43)通过PIO接口控制DA和AD模块分别对应进行模拟量的发送与接收；s44)接收的模拟量通过串口上传至上位机。进一步地，所述自检测程序开发采用NIOSIIIDE集成开发环境，分成两个部分：针对SOPC片上系统的各模块进行功能函数封装，为后续应用和测试开发提供功能函数；应用程序的开发，通过调用各功能函数，按照模块功能进行软件调试开发，实现模块功能。本专利技术的有益效果是：(1)本方法不依赖模块原有软件功能，不需要制作测试工装，节省了测试接口和资源，从而降低了成本，另外测试直接针对器件，测试覆盖率更高，同时故障定位更加精确；(2)相比于不使用SOPC的软件替代测试，因为系统对各种资源的调用和配置非常便利，因此大大缩短了开发时间，另外具备可裁剪性和可移植性，可以灵活修改配置以适应不同板件的测试。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术的模块硬件连接图；图2为本专利技术的流程图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本专利技术进一步阐述。针对某型机载电路板的测试，采用Altera公司的CycloneII系列FPGA(EP2C5Q208)作为SOPC片上系统处理器，利用Avalon总线设计制作SOPC片上系统模块，再进行片上系统软件开发，实现SOPC模块的功能。最后按照软件替代的方式对SOPC模块开展测试性研究，实现该模块的测试与故障诊断。通过对某型机载电路板的原理分析，其典型SOPC硬件最小系统的组成主要包括FPGA处理器+串行配置ROM+Flash存储器+SDRAM存储器+调试接口JTAG和串口。串口配置ROM主要存储处理器内部逻辑的设计程序，在系统上电后对FPGA完成内部功能的配置实现；硬件系统的运行程序一般存储在FLASH中，其启动方式和启动地址在FPGA内部的软核中设计。此外，该电路板硬件在最小系统的基础增加串口电路、SPI接口、A/D与D/A接口电路，如图1所示的模块硬件连接图：基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置，包括SOPC最小系统与SOPC功能电路，所述SOPC最小系统包括用于运行片上系统的处理器1，所述处理器1连接有用于复位芯片的复位电路2、用于提供主频时钟的时钟电路3、用于配置芯片的ROM电路4、用于调试下载的JTAG电路5、用于提供运存的RAM电路6、用于保存数据和应用程序的FLASH电路7，所述SOPC功能电路包括与所述处理器1相连的用于传输数据的串口电路8、用于连接SPI协议硬件电路的SPI接口电路9和用于转换被测电路板电路模拟量或数字量的AD与DA电路10。进一步地，所述处理器1采用NiosII系列FPGA芯片，内部软核设计包括NiosIIprocessor处理器、RAM控制器、FLASH控制器、输入输出IO模块、串口通讯控制器和SPI总线通讯控制器。进一步地，所述处理器1上电复位后，选择的启动存储器为所述Flash电路7，起始地址设置为0x00000000，在Flash控制器设计时，需要锁定Flash的起始地址为0x00000000。进一步地，所述RAM电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置，其特征在于：包括SOPC最小系统与SOPC功能电路，所述SOPC最小系统包括用于运行片上系统的处理器(1)，所述处理器(1)连接有用于复位芯片的复位电路(2)、用于提供主频时钟的时钟电路(3)、用于配置芯片的ROM电路(4)、用于调试下载的JTAG电路(5)、用于提供运存的RAM电路(6)、用于保存数据和应用程序的FLASH电路(7)，所述SOPC功能电路包括与所述处理器(1)相连的用于传输数据的串口电路(8)、用于连接SPI协议硬件电路的SPI接口电路(9)和用于转换被测电路板电路模拟量或数字量的AD与DA电路(10)。

【技术特征摘要】
1.基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置，其特征在于：包括SOPC最小系统与SOPC功能电路，所述SOPC最小系统包括用于运行片上系统的处理器(1)，所述处理器(1)连接有用于复位芯片的复位电路(2)、用于提供主频时钟的时钟电路(3)、用于配置芯片的ROM电路(4)、用于调试下载的JTAG电路(5)、用于提供运存的RAM电路(6)、用于保存数据和应用程序的FLASH电路(7)，所述SOPC功能电路包括与所述处理器(1)相连的用于传输数据的串口电路(8)、用于连接SPI协议硬件电路的SPI接口电路(9)和用于转换被测电路板电路模拟量或数字量的AD与DA电路(10)。2.根据权利要求1所述的基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置，其特征在于：所述处理器(1)采用NiosII系列FPGA芯片，内部软核设计包括NiosIIprocessor处理器、RAM控制器、FLASH控制器、输入输出IO模块、串口通讯控制器和SPI总线通讯控制器。3.根据权利要求1所述的基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置，其特征在于：所述处理器(1)上电复位后，选择的启动存储器为所述Flash电路(7)，起始地址设置为0x00000000，在Flash控制器设计时，需要锁定Flash的起始地址为0x00000000。4.根据权利要求1所述的基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置，其特征在于：所述RAM电路(6)的地址范围设定为0x01000000～0x017fffff，时钟频率100MHz。5.根据权利要求1所述的基于SOPC和软件替代技术的某型机载电路板测试装置，其特征在于：所述A/D与D/A电路(10)使用PIO接口，分为两组，包括14位输入和11位输出接口分别用于控制AD转换与DA转换，所述AD...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子明，张小辉，周勇军，
申请(专利权)人：国营芜湖机械厂，
类型：发明
国别省市：安徽,34