计算机硬件电路可测试性设计与自动测试的实现

计算机硬件电路可测试性设计与自动测试的实现

蔡坚[1]2003年在《计算机硬件电路可测试性设计与自动测试的实现》文中指出随着航空电子系统的日益完善,可靠性和可维护性已成为航空电子产品的重要的技术性能指标。测试成为了机载嵌入式计算机在设计和生产过程中的重要环节,可测试性技术的发展使得设计与测试融为一体,测试的方法和手段日新月异,自动测试成为产品测试的主要发展方向。在此背景下,我单位(中国航空计算技术研究所)开展了通用自动测试设备的研制及开发工作,用于对我所在单位的嵌入式计算机产品的验收和维修测试,本论文围绕这项工作展开,所做的主要工作及论文内容如下: 通过面向嵌入式系统可测试性分析,针对嵌入式系统的特征和可测试性要求,结合工程中可测试性的设计原则,对某机载嵌入式计算机的可测试性设计进行分析,在此基础上,完成了产品测试的总体方案。 针对自动测试技术的发展,通过对VXI总线自动测试技术特点的分析,选用interface公司的SR2510测试主模块,配以其他激励、采集、测量、多路选择开关等辅助测试模块和各种适配器,完成了通用自动测试设备的集成与配置工作,进行了主适配器和子适配器的设计、生产和调试工作。论文将对通用自动测试设备的工作原理和通用性进行阐述。 根据被测的嵌入式计算机的可测试性,以及功能、性能的测试需求,采用从芯片、模块到整机系统的层次结构的测试方法,设计了各模块及整机自动测试的方法和步骤,在此基础上,编写了测试程序并调试通过。 对模块和整机的测试进行了定量分析,计算了测试的性能参数即故障检测率和故障隔离率,并对测试的结果进行评价,在此基础上,提出了改善测试性能,提高可维护性的办法和建议。 特别说明的是在论文所述工作中,我所做的主要工作有:参与了总体测试方案的设计;独立设计并调试了一个计算机产品中所有被测模块的子适配器,设计并调试了模块测试的测试程序。其中设计向被测存储空间发送激励信号、接受响应信号的测试程序是自动测试中的难点和重点,经过请教有关专家,并与同事探讨后,决定采用目前的设计,用VISTE工具来完成。 通过对模块和整机的自动测试,梳理了我所计算机等电子产品的验收测试方法和步骤,使之更加规范。自动测试不但完全满足成品的质量要求,符合验收测试标准;而且防止了手工测试的误操作,大大提高了测试效率,改善了测试性能,同时测试设备的通用性既节省了测试设备的经费开支,又使得测试过程变得简便和易操作。 通用自动测试设备的研制、开发和利用使得我单位自动测试的水平提高了一大步,产品的测试和维修正在走向正轨,并接近国外先进国家的水平。

何斌[2]2016年在《导航计算机板自动测试系统实现研究》文中提出嵌入式导航计算机是捷联惯性组合导航系统中的核心功能单元,负责解算导航数据、输出导航结果。为了满足导航计算机在生产和日常使用过程中较高的可靠性要求,对导航计算机硬件进行测试和维护,本文研究基于FMEA的导航计算机智能诊断自动测试系统。本文对导航计算机的测试需求和系统FMEA进行分析,提出了具有智能故障诊断功能的导航计算机测试系统方案,设计了软件测试流程并对测试系统的可测试性进行了验证。论文分别从元器件级、功能电路级和板级叁个层次对系统故障模式及其影响进行分析。首先采用功能分析法将系统划分为功能模块,结合实际使用中的常见故障原因对功能模块的性能预期与故障表现进行了详细研究,得到元器件级、功能电路级和板级的FMEA表格,在此基础上建立故障模式之间的故障树模型。论文设计了导航计算机测试系统的整体方案,阐述了硬件平台组成以及相应的性能指标要求,软件将测试流程分为四个阶段分别为测试准备阶段、数据通讯接口功能测试、板级故障检测和导航性能在线检测,对应每一阶段的测试内容设计测试逻辑。根据测试所获得的系统故障信息构建导航计算机故障树模型作为测试系统故障诊断的依据。针对系统在使用过程中常见的故障模式,设计注入故障。对测试系统的可测试性和故障诊断功能进行了验证,测试系统通过静态实验和动态实验对导航计算机的导航解算性能进行检测。测试结果表明系统满足测试需求。

杜社会[3]2008年在《FPGA时延故障测试技术研究》文中提出现场可编程门阵列FPGA是一种现场可编程专用集成电路,它将通用门阵列结构与现场可编程的特性结合于一体,如今,FPGA系列器件己成为最受欢迎的器件之一。随着FPGA器件的应用越来越广泛,FPGA的测试技术得到了广泛重视和研究。基于FPGA可编程的特性,应用独立的测试(工厂测试)需要设计数个测试编程和测试向量来完成FPGA的测试,确保芯片在任何用户可能的编程下都可靠工作。因此,对FPGA器件的故障测试和故障诊断方法进行更全面的研究具有重要意义。随着FPGA器件的迅速发展,FPGA的结构也越来越复杂,使大量的故障难以使用传统方法进行测试,FPGA设计者把视线转向了可测性设计(DFT)问题。可测性设计的提出为解决大规模集成电路测试问题开辟了新的有效途径,而内建自测试方法是其中一个重要的技术。本论文正是针对上述问题,首先剖析了大规模集成电路相关测试标准(IEEE1149.1~1149.6、IEEE1450、IEEE1500、IEEE-ISTO Nexus 5001),并设计仿真了边界扫描测试结构,对VLSI的测试理论和测试技术具有一定的指导意义。其次以Xilinx系列FPGA为主要的研究对象,在详细研究FPGA内部结构、故障模型、配置模式的基础上,重点探讨了BIST原理、测试压缩和应用,设计了BIST测试结构,通过ModelSim软件仿真表明了设计的正确性。本文最后研究了FPGA器件BIST时延故障测试技术和方法、给出了FPGA时延故障测试配置,并分析了目前流行的FPGA BIST方法的特点及动态可重构FPGA尚待解决的一些问题。本研究成果为国内自主研发FPGA器件提供了有力保障,具有重大科研与理论价值。

潘振寰[4]2013年在《基于MTBF的计算机自动测试分析及质量改进方法研究》文中认为现如今,计算机已经成为了生活中不可或缺的一部分,在此背景下,计算机的可靠性和安全性已经成为一个十分突出的问题。航空、银行、金融以及交通运输等领域,都容不得计算机在运作时出现任何错误,否则将会造成灾难性的后果,所以计算机行业已经开始注重计算机硬件的安全性与可靠性,也由此引出了可靠性、MTBF测试和自动化的概念。而目前,计算机硬件测试已在产品研发阶段的投入比例大大增加,特别是一些知名企业,硬件测试人员数量、技术要求相对来说都很高。硬件测试的目的就是为了及时发现BUG,以避免用户使用产品时的问题。而本篇文章中,详细的介绍了关于MTBF的内容,并举实例来分析计算机硬件的MTBF自动测试以及质量改进方法。MTBF是一个能够反映产品时间质量的概念,也是衡量一个产品可靠性的指标,其能够体现出产品在规定时间内保持功能的能力。MTBF(Mean Time Between Failure,平均无故障时间)是产品出现相邻两次故障的时间间隔,是衡量计算机这类复杂电子产品质量水平的一种评价指标。而“可靠性”是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力,而产品或其一部分不能或将不能完成规定的就是出故障,产品的故障总数与寿命单位总数之比叫“故障率”。而自动化测试是把以人为驱动的测试行为转化为机器执行的一种过程。硬件自动化测试是指在不需要人力的情况下,对主板、CPU、显卡、声卡等进行全面、快速、系统化的自动测试,能够根据数据诊断出计算机的硬件中存在的缺点。其运行环境包括需求变动不频繁、项目周期足够长、自动化测试脚本可重复使用,否则实施起来毫无意义;而相比于普通测试,自动化测试的优势在于其高复用性、自动执行、结果准确这几点。本文在介绍完MTBF和可靠性以及自动化测试等概念之后,通过实例用自动化测试分析出影响MTBF硬件测试的主要原因,由于在硬件中主板不良占得比例非常大,达到了64%的高比例,所以本文中就计算机主板的质量问题进行方法分析和研究。主板的故障主要在于不能开机、接口不良、开机无显示、经常死机、开机花屏等现象,本文通过从电路原因和部件接口两方面做出分析,并从元器件焊接不良、元器件失效率高、质量成本、高温老化这几个方面提出了解决的方案,虽然本方案还不是很成熟,但是相信在同学和导师的帮助下,一定能够在最后取得完美的成功。

檀彦卓[5]2005年在《芯片验证测试及失效分析技术研究》文中研究指明验证测试担负着检测芯片设计和检验测试程序正确性的双重任务,是芯片开发中不可或缺的重要环节。失效分析是验证测试的重要方面,它为探求芯片失效机理与优化验证测试流程奠定了基础。当前验证测试面临的挑战日益增加,并随着半导体工艺技术的发展涉及到设计、制造等领域。开发一种低成本、高效率、全面的验证测试策略成为新的焦点问题之一。针对中科院计算所龙芯CPU芯片等验证测试项目中存在的实际问题,本文在测试开发流程、失效分析流程等方面进行了研究,取得了以下研究成果:1.针对该款芯片测试中频率高、时序严格、数据量大以及单一测试方法覆盖率低、测试成本高等问题,建立了一个实际可行的验证测试及失效分析流程。该流程综合采用结构测试、功能测试、参数测试等测试方法,采取“发现故障即停止”的测试方式,根据芯片首次失效的位置对失效芯片进行Bin的分类,有效增强了分析的针对性,缩短了测试时间。以测试项目有效性信息和测试资源信息为决策依据,设计了一个优化测试流程的算法,同穷尽枚举算法(n!)和动态规划算法( O ( dn2n))相比,计算复杂度降低为O ( dn3)(d表示待测电路的数目,n表示待排序的测试项目的数目)。2.基于Shmoo图等特性分析,采取不同的实验方案对测试项目以及与频率特性相关的故障进行了客观分析。实验数据表明,各测试项目对失效芯片的覆盖范围没有“包含关系”,只有采取多个测试项目互为补充的方案,才可能保证较好的验证测试质量。同时发现,当提高测试频率,失效芯片被发现的几率随之增加,这说明与频率特性相关的故障在高频环境下更加活跃,高频测试(如真速测试)是验证测试中必不可少的测试项目。3.针对该款芯片传统的“串行模式”测试开发流程中存在的效率低、周期长、交互性差等问题,提出了一个“并行模式”开发流程。该流程中验证测试与生产测试并行开发,有效增强了设计者、测试者、生产者的交互性,既可共享设计、测试程序、测试向量等信息,又可在投片前完成测试向量调试与相关设置,从而能更快的启动验证测试及生产测试,缩短整体测试开发周期,降低测试成本。

王玲飞[6]2008年在《数模混合电路故障虚拟测试技术的研究》文中提出数模混合电路广泛用于多媒体、无线网络和便携式数据系统。目前,数模混合电路的故障诊断中存在着数/模信号统一处理难、检测效率低、自动化程度不高的问题。因此,数模混合电路的故障诊断技术是近年来电路测试领域研究的热点。本文在用DES理论进行电路可测试性分析的基础上,将虚拟仪器技术应用到数模混合电路的测试中,所做的主要工作及成果如下:◆在深入研究自动测试技术和数模混合电路故障诊断方法的基础上,设计了将DES理论和虚拟仪器技术相结合的数模混合电路故障诊断的方案。◆选择了一个典型的数模混合电路,建立了该电路的DES模型。通过电路仿真软件对其进行故障仿真,建立了故障字典,用离散粒子群算法求取该电路的最小测试集。仿真和实验表明,该方法能够有效地约简故障诊断表。◆设计了数模混合电路虚拟测试系统的硬件方案,采用PC机+数据采集卡的结构搭建了实验平台。该方案有效地提高了检测速度,实现了故障测试的自动化。◆在虚拟仪器开发环境LabWindows/CVI中编程实现了对被测电路故障数据的采集,编写数据分析软件实现了被测电路故障点的准确定位。实验证明了DES理论和虚拟仪器技术结合应用于数模混合电路故障诊断的可行性。

王晓亮[7]2012年在《基于LabVIEW的存储器测试系统设计》文中提出存储器作为一种重要的存储介质,已经被广泛应用到计算机、移动电子设备、航空工业等领域。空间单粒子效应对航天电子器件工作的稳定可靠性有很大的影响,保证高可靠航天存储器的功能稳定与性能高效变的越来越重要。为验证航天级存储器的功能及性能可靠性需要在地面模拟空间实验环境下进行,因而设计开发出一种满足在地面模拟空间实验环境下进行测试的系统对验证高可靠性存储器的设计应用十分重要。本文以在地面模拟空间实验环境下对存储器测试为背景要求,分析介绍了存储器的测试方法,提出了测试环境下的系统的设计方案,并做出了相应的结构设计实现,完善了高可靠性存储器测试系统。本文所做的研究与设计工作包括:本文首先介绍了自动测试系统的发展方向及虚拟仪器技术概念;然后对存储器的故障模型及常用测试算法进行分析介绍;其次结合地面模拟空间实验环境下的测试要求,对本系统的结构设计及模块规划进行了详细的分析;接着重点介绍了基于本测试系统测试要求采用Verilog HDL语言完成实现的FPGA算法测试模块;最后详细分析了采用LabVIEW图形化编程语言完成系统的控制界面设计的实现过程,并完善了整个系统的自动化控制。本文所设计的测试系统不仅通过了普通实验室验证而且通过地面模拟空间实验环境下的实测。对于本文所采用的集成电路测试技术与虚拟仪器技术相结合的的系统实现方法,提升了系统的可扩展性及操作灵活性。

张平[8]2005年在《X微处理器调试结构的设计及实现》文中提出随着半导体工艺水平的提高,芯片的规模及复杂度异常庞大,其内部节点的机械可探测性大大降低,甚至不可能。这使得调试及测试的难度也大大增强,因此必须在设计中增加可调试性设计。 本课题在深入研究了X微处理器在系统级、指令级、硬件结构级等不同层次上对调试的需求基础上,结合其结构上的特点,提出了一整套X微处理器的可调试性设计方案。该方案在尽量少的增加调试硬件代价的前提下,提供了很强的调试能力,很好的满足了X微处理器对不同层次上调试的需求。作者还具体地实现了这一调试方案,构造了完整的X微处理器的调试结构。 X微处理器的调试结构根据调试的需求,分为叁个层次:用户系统级调试结构、指令级调试结构、硬件结构级调试结构,叁种调试结构同时和国际标准的板级调试结构—边界扫描整合在一起,使叁个层次的调试结构都可以通过边界扫描端口访问。用户系统级调试结构用于用户调试应用软件、系统软件和多任务处理系统,它允许用户设置4个硬件断点,从而提供给用户程序有效的追踪调试手段;指令级调试结构支持用户直接对Cache、BTB及TLB等不可见的功能部件的控制和观察,使用户可以调试这些不可见的功能部件,以确定是否存在设计错误;硬件结构级调试结构支持硬件设计人员对微处理器内部状态的控制与观察,方便进行具体硬件结构调试,提供给硬件设计人员一种控制和观察微处理器内部详细逻辑电路的手段。 实践证明:本文针对X微处理器设计了一种简洁高效的调试结构,满足了叁个层次上调试的需求。 另外,本课题还根据锁相环的特点,设计了一种锁相环性能测试逻辑。

刘永红[9]2006年在《构件及基于构件的软件测试研究》文中提出构件和基于构件的软件开发是目前软件工程领域研究的热点。基于构件的方法使得大型分布式软件系统的开发和维护变得更为简单,可以提高软件的复用性和软件开发效率。但是,采用质量差的构件或者不正确的部署高质量的构件,则会带来灾难性的后果。 构件通常是由第叁方的软件厂商提供,或者直接从构件库中购买的商用构件COTS。构件的源代码通常是不可得的,传统的软件测试方法不再适用于构件测试,基于构件的软件测试面临着新的问题。目前的研究主要是关于构件的设计、描述和检索,对构件测试的相关研究还很少。 论文首先介绍了软件构件的概念及软件复用的发展历史,并对当前叁种的主流构件规范CORBA、COM和EJB进行了简单的介绍。在此基础上,引入了基于构件的软件开发过程。接着,本文回顾了传统的软件测试技术,介绍了构件及基于构件的软件测试的概念,测试构件时因缺少足够的信息而面临的挑战和难题,对当前构件和基于构件的软件测试问题研究的现状:构件测试技术、测试标准、测试过程成熟度模型、构件易测试性等进行了深入的研究。 本文提出了一种基于构件功能子域划分的测试方法,并定义了基于分域的构件测试过程及测试充分性衡量标准,并给出了简单的应用的例子。此外,本文将基于模型的测试方法同构件内置测试方法结合起来,提出了一种构件集成测试的方法----基于模型的内置测试方法。 论文的最后,对本文的主要工作及进一步的研究方向进行了总结和展望。

汪淳[10]2009年在《基于虚拟仪器的汽车继电器电参数自动测试系统的研究》文中提出汽车继电器是机电组合的器件,电性能参数是衡量产品性能的主要指标,为了满足工业生产的需要,研制符合国标的汽车继电器电参数自动测试系统是很有研究价值的课题。本文的主要研究成果如下:一.综述了自动测试系统的发展过程及自动测试技术的最新进展,介绍了虚拟仪器的特点以及虚拟仪器系统的各种组成结构,介绍了汽车继电器国内外的发展状况、测试现状以及汽车继电器电参数的特点。二.深入研究了汽车继电器电参数的特点,分析了汽车继电器电参数测试重点与难点,提出相应测试方法,设计了测试电路。叁.采用PCI、RS-232、GPIB混合总线结构,组建了基于虚拟仪器的汽车继电器电参数自动测试的硬件平台。四.采用LabVIEW程序编写了汽车继电器测试系统软件,分析了各项电参数的测试流程,并对测试结果进行了误差分析和讨论,提出了多项误差处理方案。实验结果表明基于虚拟仪器的汽车继电器电参数自动测试系统,测试方法灵活、快捷、廉价,在汽车继电器电参数检测领域有广阔的应用前景。

参考文献:

[1]. 计算机硬件电路可测试性设计与自动测试的实现[D]. 蔡坚. 西北工业大学. 2003

[2]. 导航计算机板自动测试系统实现研究[D]. 何斌. 南京航空航天大学. 2016

[3]. FPGA时延故障测试技术研究[D]. 杜社会. 湖南大学. 2008

[4]. 基于MTBF的计算机自动测试分析及质量改进方法研究[D]. 潘振寰. 苏州大学. 2013

[5]. 芯片验证测试及失效分析技术研究[D]. 檀彦卓. 中国科学院研究生院(计算技术研究所). 2005

[6]. 数模混合电路故障虚拟测试技术的研究[D]. 王玲飞. 合肥工业大学. 2008

[7]. 基于LabVIEW的存储器测试系统设计[D]. 王晓亮. 湖南大学. 2012

[8]. X微处理器调试结构的设计及实现[D]. 张平. 国防科学技术大学. 2005

[9]. 构件及基于构件的软件测试研究[D]. 刘永红. 中国科学院研究生院(成都计算机应用研究所). 2006

[10]. 基于虚拟仪器的汽车继电器电参数自动测试系统的研究[D]. 汪淳. 合肥工业大学. 2009

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