安全計算機板級測試系統的設計

實現安全計算機的板級測試主要是針對FTSM進行。邏輯板、輸入輸出板和通信板電路復雜，宜采用計算機全自動測試。而安全電源板、3U組件、繼電器組件、AC 220 V-DC 12 V電源組件相對簡單，且需要測試電壓、電流、指示燈是否點亮、亮度是否一致等指標，宜采用人工參與的計算機輔助半自動測試。

　　1 安全計算機板級測試系統設計

　　1.1 系統總體結構

　　板級測試可能用于研發、生產、運營維護等過程，安全計算機板級測試系統(以下簡稱該系統)需要解決兩個主要問題：

　　(1)只有測試時才向待測電路板或組件提供受控電源，插拔待測電路板或組件之前能夠停止向待測電路板供電，以準確對上電時刻的待測電路板或組件進行測試，并消除帶電插拔可能對測試結果造成的影響。

　　(2)只有測試時才向待測電路板或組件提供測試激勵信號，插拔待測電路板或組件時不向待測電路板輸出測試激勵信號;同時也要確保測試輸出信號的采集不會對待測電路板或組件造成不良影響。

　　該系統結構如圖1所示。其中測試上位機采用配置主流操作系統的普通PC機，內置3塊COTS數據采集卡(Data Acquisition Card，DAC)，運行基于高級語言開發的測試軟件。

　　測試控制器與DAC連接，主要完成測試待測電路板所需的測試激勵信號和對測試輸出信號進行電平變換，同時提供待測電路板和電平變換電路所需的各種受控電源，測試控制器使用AC 220 V電源。由于測試邏輯板、輸入/輸出板需要的輸入激勵信號和測試輸出信號較多，因此設置測試控制器1用于對邏輯板、輸入/輸出板的測試，測試控制器1需要同時與2塊DAC連接。另外，設置測試控制器2用于測試其他的電路板和組件，測試控制器2需要與另外1塊DAC連接。測試控制器和有源測試插箱背板確保解決前述的兩個問題。

　　安全計算機FTSM的安全電源板、輸入/輸出板、通信板及邏輯板安裝于標準的歐式插箱中，為了測試方便，在安全計算機板級測試系統設置了同樣的測試插箱。但與安全計算機FTSM插箱不同，測試插箱中不同種類的電路板具備不同的插箱背板。其中，安全電源板、輸入/輸出板、邏輯板的測試插箱背板為只包括連接電路板、電源、測試激勵信號和測試輸出信號接插件的無源測試插箱背板，通信板的測試插箱背板為有源測試插箱背板，除接插件外還包括總線測試單元和其他邏輯電路。3U組件、繼電器組件、AC 220 V-DC 12 V電源組件則直接與測試控制器2連接。

　　需要指出，對通信板進行測試時，測試控制器2只控制其供電電源，通信板運行測試程序，與其有源測試插箱背板配合完成測試，測試結果通過以太網發送給上位機測試軟件。對邏輯板進行測試時，其FPGA為測試專用版本，通過對特定的測試激勵信號產生特定的測試輸出來完成對邏輯板的板級測試。

　　1.2 系統硬件設計

　　測試控制器1的原理框圖如2所示，對應于輸入/輸出板測試，主要包括電源控制、按鈕輸入信號轉換、動態信號轉換、輸出通道激勵信號轉換、輸入通道測試反饋、輸出通道測試反饋等模塊。對應于邏輯板測試，主要包括電源控制、測試激勵信號轉換、測試反饋信號轉換和雙向數據信號防護等模塊。

　　雙向數據信號防護模塊的原理框圖如圖3所示。邏輯板為ISA總線從設備，ISA總線的8位數據總線為雙向總線，其讀、寫信號不能同時為低。而對于數據采集卡而言，其輸入數據和輸出數據只能分開設置，因此設置該模塊完成讀、寫信號同時為低保護邏輯。當數據采集卡輸出的讀、寫信號同時為低時，該單元輸出的ISA總線讀信號強制為高，只要讀、寫信號不同時為低，該單元輸出的ISA總線讀信號為直通邏輯。同時通過設置輸入緩沖和輸出緩沖單元，8位測試激勵數據只有在該單元輸出的ISA總線讀信號為低時由輸入緩沖單元輸出到ISA總線上，否則輸出緩沖單元將其輸出置成三態而不影響對寫信號的測試。