专利名称：级联结构的背板测试用接口适配器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子设备测试领域，特别涉及一种级联结构的背板测试用接口适 配器。
背景技术：
背板是提供集成、转换功能的印制电路板 。由于背板上的电路密集而繁杂，为保证 最终产品的质量、降低最终产品的故障率，背板测试是非常必要的先行检测手段。背板测试 的任务是测试背板上各个端子的网络关系，确定其间的短路、断路及阻抗情况是否处于“正 常”状态，以查找电路缺陷、判断产品质量。背板测试的方式有多种，其中一种就是采用自动化系统进行测试。进行背板测试 的自动化系统可分解为2个基本构成部分，包括测试控制子系统和接口适配器。如图1所 示，测试控制子系统通过接口适配器与背板相连，主要功能是提供人机交互平台、进行指令 控制、完成测试数据的采集和分析以及作出测试报告等；接口适配器的功能是提供测试控 制子系统与背板之间的适配接口，并对背板上各端子进行电平测试，将得到的电平测试数 据传送给测试控制子系统；测试控制子系统和接口适配器之间通常采用RS232串行总线或 以太网进行通信连接。采用自动化系统进行测试时，背板被划分为多个槽位，每个槽位中设 置有一定数量的端子，一个槽位插接一个接口适配器进行测试。测试的具体过程是操作人 员先操作测试控制子系统进行设置，完成设置后发送测试指令开始测试，通过指令控制所 有插接在背板上的接口适配器上电初始化，进入测试准备状态；然后，测试控制子系统按一 定顺序逐一指定接口适配器测试其连接槽位中各个端子的电平信号，利用测试结果确定各 个端子在背板中的网络连接状态，进而分析所测试背板的短路、断路、阻抗等情况。上述背板测试自动化系统中采用的接口适配器是一个集成有串行通信连接器、端 子连接器和电平测试模块的数字化接口单元，如图2所示。串行通信连接器是电平测试模 块与测试控制子系统进行指令和数据通信的连接接口，通常是RS232接口或以太网接口； 端子连接器是一个多端口连接接口，其端口的排列位置与背板槽位中针状的端子排列位 置相对应，以保证公/母连接；电平测试模块则采用一块可编程逻辑器件(PLD)实现，如 Spartan-3系列的XC3S50、XC3S400、XC3S1000等，完成电平测试功能。因为PLD中可定义 的每个PIN脚都是双向1/0，可以3态输出，非常适用于设计需要双向信号通信的电平测试 电路，并且外围电路构建相对简单。但是，特定型号的PLD中，作为电平测试I/O的可定义 PIN脚的数量是有限的，这限制了接口适配器所测试端子的数量。对于端子较疏离、各槽位 中端子数较少的背板，则可采用低端型号的PLD设计相应的接口适配器；而对于端子密集、 各槽位中端子数较多的背板，就必须采用大容量、多I/O管脚等高端型号的PLD设计接口适 配器。这意味着不同型号的接口适配器需要选择不同类型的PLD单独设计，导致编程和电 路设计的工作量非常大，研发周期比较长；并且高端型号PLD的价格通常是低端型号的PLD 的数倍，如果大量的使用高端产品也会导致成本的提高。
实用新型内容针对现有技术中存在的上述难题，本实用新型的目的在于提供一种级联结构的背 板测试用接口适配器。该接口适配器的电平测试模块采用了多个基本测试单元的级联结 构，设 计人员可采用较低端的PLD —次设计完成基本模块电路后，通过设置和级联拼接，即 可快速设计完成满足不同端子数量要求的接口适配器，有利于减少设计工作量，降低设计 难度，缩短研发周期，降低成本。本实用新型的目的是这样实现的级联结构的背板测试用接口适配器，包括串行 通信连接器、端子连接器和电平测试模块，其特征在于所述电平测试模块由一个主测试单 元和至少一个从测试单元组成；所述主测试单元和从测试单元均包括可编程逻辑器件，可 编程逻辑器件上设有测试接口、串行通信接口、级联通信接口和工作模式电平设置接口 ；主 测试单元的串行通信接口与所述串行通信连接器连接；主测试单元和从测试单元的测试接 口分别与所述端子连接器连接；所述主测试单元的级联通信接口与从测试单元的级联通信 接口连接。相比现有技术，本实用新型具有下述优点(1)接口适配器的电平测试模块采用了一个主测试单元与至少一个从测试单元相 互级联的结构，并将主测试单元和从测试单元设计为相同的电路结构单元，因此可以设计 一种基本测试单元来同时实现主、从测试单元的功能，从而有效避免了开发过程中的重复 编程和电路结构的重复设计。(2)主、从测试单元设计完成后，在研发满足不同端子数量要求的接口适配器时， 只需要简单使用主、从测试单元进行级联拼接，不用再单独针对不同型号的PLD进行编程 和电路设计，因此设计过程中只需完成级联拼接电路和电源电路的PCB设计，大大减少了 设计工作量，提高了研发效率。(3)能够有效减少大容量、多I/O管脚等高端型号PLD的使用量，降低了研发和使 用成本。

图1为背板测试自动化系统的系统连接框图；图2为现有技术中接口适配器的结构框图；图3为本实用新型实施例中接口适配器的结构框图。
具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进一步说明如下图3是本实用新型级联结构的背板测试用接口适配器的结构框图。该接口适配器 主要还是由串行通信连接器、端子连接器和电平测试模块三个模块构成，但电平测试模块 并不采用单一的测试单元来实现，而采用级联的多个基本测试单元完成。基本测试单元采 用可编程逻辑器件作为核心部件，可编程逻辑器件采用Spartan-3系列的PLD芯片，在其 周围提供了丰富的资源除了维持其正常测试工作所需的电源接口、时钟晶振以外，还设置 有一个工作模式电平设置接口、一个测试接口、一个串行通信接口和若干个级联通信接口 ； 级联通信接口的数量通常设计为1 6个，根据具体的设计需要而定。测试接口是一个多 针接口，可编程逻辑器件的各个电平测试I/O分别通过测试接口的针脚导出；利用编程，可单独设置可编程逻辑器件的一个PIN脚为工作模式端口，该端口通过工作模式电平设置接 口连接到设置电平上，用高、低电平来设置可编程逻辑器件的通信工作模式，例如工作模 式电平设置接口的输入电平为高时，设置可编程逻辑器件通过串行通信接口进行指令通信 和电平测试数据的发送，级联通信接口主要用于采集来自其他基本测试单元的电平测试数 据；工作模式电平设置接口的输入电平为低时，串行通信接口则不再工作，设置可编程逻辑 器件通过级联通信接口进行指令通信和电平测试数据的发送。对于设置为串行通信接口进 行电平测试数据发送的基本测试单元，定义为主测试单元；对于设置为级联通信接口进行 电平测试数据发送的基本测试单元，定义为从测试单元。本实用新型接口适配器的电平测 试模块就主要由一个主测试单元和若干个从测试单元级联构成，级联的从测试单元通常设 计为1 6个。各个从测试单元通过其单元中的一个级联通信接口，采用串行总线的连接 方式，分别连接到主测试单元的不同级联通信接口上，实现主测试单元与各个从测试单元 之间的通信；主测试单元的串行通信接口与接口适配器上的串行通信连接器连接，实现测 试控制子系统与主测试单元的指令控制和数据传送；主测试单元和各个从测试单元的测试 接口分别连接到接口适配器的端子连接器上，每个基本测试单元测试接口中的针脚都以一 定的顺序对应到端子连接器的一部分端口中，从而使 得每个基本测试单元各自测试某个槽 位中的部分端子，达到对一个槽位中的端子进行分解测试的目的。采用本实用新型接口适配器的背板测试自动化系统，其测试控制子系统的设置、 操作过程完全不用改变，整个系统的测试过程也基本相同，只是接口适配器中控制指令和 测试数据通信流向有所差别。其具体测试过程是操作人员依然通过操作测试控制子系统 进行设置，并发送测试指令；接口适配器的主测试单元首先通过串行通信连接器收到测试 指令，进行初始化，并将测试指令通过各个级联接口转发送给各个从测试单元，控制其初始 化，进而接口适配器中的全部基本测试单元都进入测试准备状态；然后，测试控制子系统按 一定顺序逐一指定个各槽位连接的接口适配器进行测试，对于每个接口适配器而言，又分 别由主测试单元和从测试单元的通过各自的测试接口测试端子连接器上连接的端子，而后 各从测试单元将其测试的电平测试数据分别通过级联接口传送给主测试单元，主测试单元 再将从其测试接口和各个级联接口采集到的全部电平测试数据发送给测试控制子系统；最 终由测试控制子系统进行数据分析，得出测试结果。通过测试过程可以看出，测试控制子系 统的设置、操作和数据处理过程并没有因接口适配器的改型而发生根本的变化，因此本实 用新型的接口适配器完全可以直接应用于原有的背板测试自动化系统中，具有很好的兼容 性和适应性。实施例以一个实施例来说明本实用新型级联结构的背板用接口适配器的设计和使用情 况。本实施例中采用Xilinx公司的Spartan-3系列-型号为XC3S400的可编程逻辑 器件来设计接口适配器的基本测试单元。一块XC3S400上共有264个可定义PIN脚，为了 方便编程过程中的二进制编码，采用了其中的256个可定义PIN脚作为电平测试I/O。在设 计接口适配器的过程中，针对端子较疏离、各槽位中端子数少于256的背板，则每个接口适 配器只需采用一个基本测试单元，将其设置为主测试单元进行布线设计；针对端子较密集、 槽位中端子数量超过256的背板，则采用级联结构设计接口适配器。[0021]例如，有一块背板上几个槽位中的端子达到600个。若在以前，则采用价格昂贵 的XC3S4000 (具有712个可定义PIN脚)设计相应的接口适配器，还需要单独进行编程、电 路布线和PCB设计，费时费力。而现在采用以XC3S400为核心部件的基本测试单元，通过3 个基本测试单元级联的方式即可快速完成接口适配器的设计工作；其中一个基本测试单元 的工作模式电平设置接口输入高电平，作为主测试单元；其它2个基本测试单元的工作模 式电平设置接口输入低电平，作为从测试单元；主测试单元和从测试单元按主、从级联关系 级联设计在接口适配器中。具体测试时，主测试单元的通过其测试接口对应测试槽位中的 第1 256个端子，2个从测试单元分别通过其各自的测试接口分别对应测试槽位中的第 257 512个端子和第513 600个端子。在设计过程中，针对XC3S400为核心的基本单元进行编程、电路设计后，在后续的 接口适配器设计中就不再进行编程工作，电路设计也只需完成简单的多单元级联拼装和电 平设计，设计难度和工作量都得以大幅度降低，避免了重 复劳动，提高了研发效率；并且，新 设计中采用3块XC3S400代替了 XC3S4000，以市面价格计算，3块XC3S400的市场价格总 和比一块XC3S4000的市场价格还要便宜许多，从这一角度来说，新设计也进一步降低了成 本。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求级联结构的背板测试用接口适配器，包括串行通信连接器、端子连接器和电平测试模块，其特征在于所述电平测试模块由一个主测试单元和至少一个从测试单元组成；所述主测试单元和从测试单元均包括可编程逻辑器件，可编程逻辑器件上设有测试接口、串行通信接口、级联通信接口和工作模式电平设置接口；主测试单元的串行通信接口与所述串行通信连接器连接；主测试单元和从测试单元的测试接口分别与所述端子连接器连接；所述主测试单元的级联通信接口与从测试单元的级联通信接口连接。
2.根据权利要求1所述的级联结构的背板测试用接口适配器，其特征在于所述可编 程逻辑器件采用Spartan-3系列的PLD芯片。
3.根据权利要求1所述的级联结构的背板测试用接口适配器，其特征在于所述可编 程逻辑器件采用Spartan-3系列的XC3S400芯片。
专利摘要本实用新型提供一种级联结构的背板测试用接口适配器。接口适配器主要是由串行通信连接器、端子连接器和电平测试模块三个模块构成；其中，电平测试模块由一个主测试单元和至少一个从测试单元相互级联组成。采用级联的方式设计接口适配器，可以设计一种基本测试单元来同时实现主、从测试单元的功能，从而有效避免了开发过程中的重复编程和电路结构的重复设计；在研发满足不同端子数量要求的接口适配器时，只需要简单使用主、从测试单元进行级联拼接，不用再单独针对不同型号的PLD进行编程和电路设计，大大减少了设计工作量，提高了研发效率，还能够有效减少对大容量、多I/O管脚等高端型号PLD的需求，降低了研发和使用成本。
文档编号G01R31/28GK201740852SQ201020161988
公开日2011年2月9日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者刘国 申请人:和记奥普泰通信技术有限公司