測試總線技術(shù)的發(fā)展研究new

1、測試總線技術(shù)的發(fā)展研究李國卿黃金杰（西安電子工程研究所，陜西西安710100）摘要：文章介紹了測試總線技術(shù)的發(fā)展歷史，比較了常用測試總線的特點(diǎn)、性能及適用場合。最后根據(jù)當(dāng)前總線測試技術(shù)的發(fā)展趨勢以及大規(guī)模集成電路的強(qiáng)大功能，提出了基于LXI總線技術(shù)的總線測試板卡應(yīng)具有直接與LXI進(jìn)行通信，以及智能芯片能自主完成智能測試或檢測功能的發(fā)展新思路，使LXI總線真正成為與VXI和PXI總線具有可比性的測試總線。關(guān)鍵詞：測試總線；VXI；PXI；

2、LXI1引言基于測試總線的自動(dòng)測試系統(tǒng)（ATS）在自動(dòng)測試與診斷中的應(yīng)用，與主要以人工或?qū)Ｓ脺y試儀器進(jìn)行測試相比，具有一系列優(yōu)點(diǎn)。目前，常用的測試總線主要有GPIB、VXI、PXI和LXI等，利用不同總線和測試平臺研制的自動(dòng)測試系統(tǒng)在功能、性能和價(jià)格上有較大的差別。本文根據(jù)總線測試技術(shù)發(fā)展歷程對各種測試總線的功能、特點(diǎn)和性能進(jìn)行了總線比較，并對未來測試總線發(fā)展提出了一種設(shè)想。2測試總線發(fā)展歷程簡述當(dāng)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入測試與測量領(lǐng)域，為了簡化

3、測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，引入總線技術(shù)，并將總線技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)測試系統(tǒng)，使總線與測試系統(tǒng)融為一體，總線本身也成為測試系統(tǒng)的主要組成部分。采用總線結(jié)構(gòu)便于儀器和設(shè)備的擴(kuò)充，尤其制定了統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)則更容易使不同設(shè)備間實(shí)現(xiàn)互連，而測試總線技術(shù)日新月異的發(fā)展，直接影響著自動(dòng)測試系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展水平。測試總線技術(shù)的發(fā)展歷程如圖1所示。70年代提出了GPIB總線技術(shù)。采用GPIB總線連接的儀器測試系統(tǒng)解決了通用測試儀器與計(jì)算機(jī)之間的互連問題，實(shí)現(xiàn)了測試結(jié)果的數(shù)

4、字化和計(jì)算機(jī)信息化。80年代為解決測試設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間通信連接影響整個(gè)測試系統(tǒng)性能的問題，提出了不同的測試總線技術(shù)VXI和PXI[1]。VXI和PXI背板測試總線易于產(chǎn)生各種同步、控制和測試所需的各種激勵(lì)信號，易于同時(shí)輸入和測試多路開關(guān)量727781828485878990919497000405GPIBIBMPCVMEISAVXIWindowsEISAWldwideWebPCIcPCIMCAPXIRapidIOPCIXPCIExpre

5、ssLXITRS80圖1測試總線技術(shù)的發(fā)展測試總線技術(shù)的發(fā)展速度越來越快，為滿足不斷發(fā)展的測試應(yīng)用需求，測試總線速度和信息吞吐量正在日益提高。GPIB總線（IEEE488）從最初的1MBs發(fā)展到現(xiàn)在的8MBs（HS488）；VXI總線也由VXI1.0版本不斷升級到VXI2.0及VXI3.0，速度也由40MBs增到80MBs和160MBs；PXI也經(jīng)歷了132MBs，264MBs和528MBs的發(fā)展。各種常用總線的速度如表1所示?；贚A

6、N技術(shù)的LXI總線，雖然已成為外部總線發(fā)展趨勢，但是LXI是否能很好地適應(yīng)未來的測試需要，仍是測試總線技術(shù)發(fā)展所要解決的問題。內(nèi)部總線與外部總線的適用場合不同，不同場合對總線的速度要求也不相同。一般內(nèi)部總線速度要求與被測設(shè)備（通常是電路板）的工作速度密切相關(guān)，而外部總線通?？梢酝ㄟ^延長測試時(shí)間來降低對其速度的要求。5總線同步總線性能不僅與總線結(jié)構(gòu)和速度有關(guān)，總線同步和觸發(fā)也是測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)許多特定測試功能的一個(gè)關(guān)鍵因素。VXI和PXI為測

7、試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集和信息處理提供了精確的時(shí)鐘觸發(fā)信號，主要用于同步和時(shí)序控制。同步觸發(fā)為模塊間提供了非常精確的觸發(fā)信號，而異步觸發(fā)則對模塊和外部儀器間的握手是有用的。相對于外部總線觸發(fā)需要額外的同步電路，VXI和PXI不需要額外的電路就可達(dá)到同步觸發(fā)的需要，且時(shí)間匹配關(guān)系大大改善。VXI和PXI還提供10MHz或100MHz系統(tǒng)參考時(shí)鐘，用于測試系統(tǒng)各模塊間的同步，使模塊間不致有延時(shí)。但是，VXI和PXI總線在測試系統(tǒng)中，卻不能解決不同測

8、試系統(tǒng)間存在的延時(shí)問題，無法實(shí)現(xiàn)不同測試系統(tǒng)間同步測試。LXI總線技術(shù)的推出，通過以太網(wǎng)LAN開辟了若干不在一起的儀器同步測試的可能性。LXI網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘協(xié)議[3]（IEEE1588）通過時(shí)間設(shè)置，解決各組網(wǎng)測試儀器的同步和控制問題，并符合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩〞r(shí)和相位關(guān)系。通過硬件給測量事件加上本地時(shí)鐘的時(shí)戳，根據(jù)四個(gè)時(shí)戳（同步和確認(rèn)消息的發(fā)送和接收），測試被觸發(fā)設(shè)備消息經(jīng)過時(shí)間及相對主設(shè)備時(shí)鐘的偏移，并限制消息經(jīng)過時(shí)間變化的影響，使測試儀器相

9、隔很遠(yuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)同步成為可能。但是，作者認(rèn)為無論采取何種措施LXI總線所能實(shí)現(xiàn)不同空間測試系統(tǒng)間的同步測試實(shí)際上只能是實(shí)現(xiàn)了同時(shí)測試，不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路中同步觸發(fā)脈沖觸發(fā)下的真正意義上的同步測試。6基于LXI總線的測試系統(tǒng)的發(fā)展設(shè)想LXI采用以太網(wǎng)LAN作為高速的外部總線接口的發(fā)展，將替代低速的測試測量接口（如GPIB），并可以通過互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)訪問遠(yuǎn)端測試模塊及儀器。設(shè)計(jì)者可以在測試表1理論吞吐量（MBs）總線基本速率最高速率內(nèi)部總線VXI