專利名稱：一種電路板級自檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及電路故障檢測及診斷技術(shù)，特別涉及集成電路的測試及 故障診斷。
背景技術(shù)：
微電子技術(shù)己進(jìn)入系統(tǒng)芯片(System-On-a-Chip,簡稱SOC)的時代。單芯片的集成度 仍在飛速增長，功能在持續(xù)增多、增強(qiáng)。電子產(chǎn)品應(yīng)用中對體積小、重量輕等指標(biāo)的不懈追 求以及在制造技術(shù)的持續(xù)推動下，單芯片的幾何尺寸在不斷減小，而引腳數(shù)在不斷增多。同 時先進(jìn)的封裝技術(shù)層出不窮，使印制電路板的復(fù)雜度變得越來越高。采用傳統(tǒng)測試方法測試 和診斷電路板的難度和成本皆越來越高，甚至無能為力，有必要尋求高效低成本的方法。解決高密度復(fù)雜電路板測試和診斷難題的有效途徑是對電路板進(jìn)行可測性和可診斷性設(shè) 計(jì)。這要求在進(jìn)行電路板的功能設(shè)計(jì)和制作的同時就融入對其測試和診斷的解決方案。自檢 測與自診斷技術(shù)是實(shí)現(xiàn)被測電路高可測性的一種有效方法。它的基本思想是將檢測與診斷作 為一種功能賦予被測(診)對象，使被測電路具有自己測試自己、自己診斷自己的能力。對 測試航天、衛(wèi)星搭載以及移動式、便攜式設(shè)備和終端中的電路，在不便于獲得或不能獲得外 測試設(shè)備(ATE)的情況下，采用自檢測與自診斷是一種必然選擇。圖1所示的是現(xiàn)有的一種電路板測試系統(tǒng)示意圖，它通過電路板外接的中央處理器模塊 (CPU)、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)字量輸入和輸出卡和信號調(diào)理模塊完成了電路板的測試，這種方案 中測試激勵信號和對測試響應(yīng)信號的處理皆位于被測電路板外。圖2所示的是現(xiàn)有另一種與圖1所述方案類似的電路板測試方案，該方案基于一種通用 數(shù)據(jù)采集卡，由被測電路板外的計(jì)算機(jī)控制測試過程的完成，計(jì)算機(jī)上運(yùn)行虛擬儀器軟件。現(xiàn)有的電路板測試系統(tǒng)或測試方法還有很多，但它們一個共同的特點(diǎn)是電路測試系統(tǒng) 和被測電路是分離的，在對被測電路進(jìn)行測試時，都免不了拆卸電路板和將電路板和測試系 統(tǒng)相連的繁瑣過程；并且，多數(shù)電路板測試系統(tǒng)都離不丌個人電腦(PC機(jī))。對于復(fù)雜、大 規(guī)模的電路板或在不方便進(jìn)行拆卸的環(huán)境下使用的電路板，現(xiàn)有的電路板檢測系統(tǒng)顯得使用 極其不方便，甚至是變得毫無用武之地。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對復(fù)雜、高密度電路板的檢測與故障診斷問題，提供一種電路板級自檢測系統(tǒng)，為高密度電路板的維護(hù)保障提供一種高效的技術(shù)途徑，特別是對應(yīng)用于象野外機(jī)動、航空航 天以及深海等不易現(xiàn)場獲得外部測試設(shè)備的場合中的電路板，提出一種實(shí)現(xiàn)故障自檢測與自 診斷的技術(shù)措施。板級自檢測與自診斷的基本原理，是將測試電路嵌入到被測目標(biāo)電路板上，顯著有別于 己有的的利用PC機(jī)或外部ATE設(shè)備組建測試系統(tǒng)的方法，以實(shí)現(xiàn)真正意義上的電路板級自檢 測與自診斷。本發(fā)明技術(shù)方案一種電路板級自檢測系統(tǒng)，包括電路檢測子系統(tǒng)和被測電路，電路檢測子系統(tǒng)和被測電路通過測試總線相連；其特征在于所述被測電路具有按可測性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供的一個或一個 以上的測試通道；所述電路檢測子系統(tǒng)和被測電路集成于同一電路板上。本發(fā)明的電路檢測子系統(tǒng)具有如下兩種具體方案方案一利用微處理器構(gòu)成的"嵌入式"電路檢測子系統(tǒng)。如圖3所示，電路檢測子系統(tǒng)由微處理器、電源/時鐘模塊、輸入/輸出接口模塊和顯示 模塊組成。所述電源/時鐘模塊為微處理器提供工作電源和時鐘控制信號；所述顯示模塊通過 輸入/輸出接口模塊與微處理器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供測試過程或測試結(jié)果的顯示；所 述微處理器由主控模塊、測試控制模塊和數(shù)據(jù)分析模塊組成(如圖7所示)，所述輸入/輸出 接口模塊通過地址、數(shù)據(jù)及控制總線與主控模塊相連。遠(yuǎn)程或本地測試控制信號/命令經(jīng)輸入 /輸出接口模塊通過地址、數(shù)據(jù)及控制總線輸入主控模塊，通過主控模塊讀取測試激勵信號并 將測試激勵信號輸入測試控制模塊，測試控制模塊將測試激勵信號輸入被測電路；被測電路 的測試響應(yīng)信號通過測試控制模塊輸入主控模塊，主控模塊將測試響應(yīng)信號輸入數(shù)據(jù)分析模 塊，數(shù)據(jù)分析模塊將測試響應(yīng)信號的分析結(jié)果通過主控模塊、輸入/輸出接口輸出。所述電路檢測子系統(tǒng)還可具有通信模塊。所述通信模塊通過輸入輸出接口模塊與微處理 器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供有線或無線通信功能。如圖4所示，所述電路檢測子系統(tǒng)的微處理器還可增加存儲模塊，為微處理器提供擴(kuò)展 的存儲空間。方案二利用微處理器和協(xié)控器構(gòu)成的"嵌入式"電路檢測子系統(tǒng)。如圖5所示，電路檢測子系統(tǒng)由微處理器、協(xié)控器、電源/時鐘模塊、輸入/輸出接口模 塊和顯示模塊組成。所述電源/時鐘模塊為微處理器和協(xié)控器提供工作電源和時鐘控制信號； 所述顯示模塊通過輸入/輸出接口模塊與微處理器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供測試過程或測 試結(jié)果的顯示。如圖8所示，所述協(xié)控器由控制部分和測試激勵信號輸出/測試響應(yīng)信號接收 部分組成，協(xié)控器的控制部分通過控制信號通道分別與微處理器和協(xié)控器的測試激勵信號輸出/測試響應(yīng)信號接收部分相連，微處理器和協(xié)控器的測試激勵信號輸出/測試響應(yīng)信號接收 部分之間通過測試激勵/測試響應(yīng)傳輸通道相連。所述協(xié)控器由可編程器件構(gòu)成，如由FPGA、 CPLD芯片構(gòu)成。所述電路檢測子系統(tǒng)還可具有通信模塊。所述通信模塊通過輸入輸出接口模塊與微處理 器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供有線或無線通信功能。如圖6所示，所述電路檢測子系統(tǒng)的微處理器還可增加存儲模塊，為微處理器提供擴(kuò)展 的存儲空間。本發(fā)明實(shí)質(zhì)是在被測電路板上構(gòu)建電路檢測子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電路板級的全自動、智能化、 可選擇的測試。利用電路板上微處理器(或微處理器+協(xié)控器)實(shí)現(xiàn)的嵌入式的自診斷系統(tǒng)， 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PC機(jī)或ATE，對診斷電路的軟硬件資源統(tǒng)一調(diào)度以實(shí)現(xiàn)高效利用，使系統(tǒng)能滿足 相當(dāng)程度的實(shí)時性要求。嵌入式系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制整個測試與診斷系統(tǒng)的操作，包括1)測試激 勵信號的自動生成，或者直接讀取存儲在系統(tǒng)中的預(yù)先生成的測試矢量；2)測試流程的控制； 3)測試響應(yīng)的分析和結(jié)果顯示。方案二中的"協(xié)控器"主要完成以下工作1) 與微處理器通信。從該微處理器接收命令和數(shù)據(jù)，并向微處理器返回測試響應(yīng)數(shù)據(jù)。2) 生成測試控制信號。"協(xié)控器"接收并解析系統(tǒng)命令，并在內(nèi)部產(chǎn)生特定的測試控制 信號。本發(fā)明還提出了板上通信功能以實(shí)現(xiàn)航空、航天、深海應(yīng)用的無線通信檢測或遠(yuǎn)程有線 或無線通信檢測。本發(fā)明具有以下有益效果(1) 本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)電路板級自檢測與自診斷，對野外機(jī)動、手持式電-了系統(tǒng)中的電路板， 或其它不便采用外部測試、診斷設(shè)備進(jìn)行外測試的電路板的自診斷，本文方法實(shí)用性突出。(2) 本發(fā)明可針對任意可測性國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行自檢測和自診斷。(3) 本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)板級的測試控制、測試激勵施加以及測試響應(yīng)捕獲與分析，可完成電路板及板上模塊的功能測試、板上互連測試以及單一芯片的內(nèi)測試弓外測試或其它診斷任務(wù)。(4) 本發(fā)明增加通信模塊，可實(shí)現(xiàn)航空、航天、深海應(yīng)用的無線通信方式進(jìn)行測試及遠(yuǎn) 程無線或有線通信方式進(jìn)行測試。


圖l為現(xiàn)有的一種電路板測試系統(tǒng)示意圖。 圖2為現(xiàn)有的另一種電路板測試系統(tǒng)示意圖。圖3為本發(fā)明的電路板級自檢測系統(tǒng)示意圖，其中電路檢測子系統(tǒng)利用"微處理器"構(gòu)成。圖4為本發(fā)明的電路板級自檢測系統(tǒng)示意圖，其中電路檢測子系統(tǒng)利用"微處理器"構(gòu) 成，且具有擴(kuò)展存儲功能。圖5為本發(fā)明的電路板級自檢測系統(tǒng)示意圖，其中電路檢測子系統(tǒng)利用"微處理器+協(xié) 控器"構(gòu)成。圖6為本發(fā)明的電路板級自檢測系統(tǒng)示意圖，其中電路檢測子系統(tǒng)利用"微處理器+協(xié) 控器"構(gòu)成，且具有擴(kuò)展存儲功能。圖7為本發(fā)明利用"微處理器"構(gòu)成電路檢測子系統(tǒng)的電路板級自檢測系統(tǒng)中"微處理 器"內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明利用"微處理器+協(xié)控器"構(gòu)成電路檢測子系統(tǒng)的電路板級自檢測系統(tǒng)中 "協(xié)控器"內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式一利用"微處理器"構(gòu)成電路檢測子系統(tǒng)的電路板級自檢測系統(tǒng)。如圖3所示，電路檢測子系統(tǒng)由微處理器、電源/時鐘模塊、輸入/輸出接口模塊和顯示模塊組成。所述電源/時鐘模塊為微處理器提供工作電源和時鐘控制信號；所述顯示模塊通過 輸入/輸出接口模塊與微處理器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供測試過程或測試結(jié)果的顯示；所 述微處理器由主控模塊、測試控制模塊和數(shù)據(jù)分析模塊組成(如圖7所示)，所述輸入/輸出 接口模塊通過地址、數(shù)據(jù)及控制總線與主控模塊相連。遠(yuǎn)程或本地測試控制信號/命令經(jīng)輸入 /輸出接口模塊通過地址、數(shù)據(jù)及控制總線輸入主控模塊，通過主控模塊讀取測試激勵信號并 將測試激勵信號輸入測試控制模塊，測試控制模塊將測試激勵信號輸入被測電路板；被測電 路板的測試響應(yīng)信號通過測試控制模塊輸入主控模塊，主控模塊將測試響應(yīng)信號輸入數(shù)據(jù)分 析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊將測試響應(yīng)信號的分析結(jié)果通過主控模塊、輸入/輸出接口輸出。所述電路檢測子系統(tǒng)還可具有通信模塊。所述通信模塊通過輸入輸出接口模塊與微處理 器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供有線或無線通信功能。如圖4所示，所述電路檢測子系統(tǒng)的微處理器還可增加存儲模塊，為微處理器提供擴(kuò)展 的存儲空間。實(shí)施方式二利用"微處理器+協(xié)控器"構(gòu)成電路檢測子系統(tǒng)的電路板級自檢測系統(tǒng)。如圖5所示，電路檢測子系統(tǒng)由微處理器、協(xié)控器、電源/時鐘模塊、輸入/輸出接口模 塊和顯示模塊組成。所述電源/時鐘模塊為微處理器和協(xié)控器提供工作電源和時鐘控制信號； 所述顯示模塊通過輸入/輸出接口模塊與微處理器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供測試過程或測 試結(jié)果的顯示。如圖8所示，所述協(xié)控器由控制部分和測試激勵信號輸出/測試響應(yīng)信號接收 部分組成，協(xié)控器的控制部分通過控制信號通道分別與微處理器和協(xié)控器的測試激勵信號輸 出/測試響應(yīng)信號接收部分相連，微處理器和協(xié)控器的測試激勵信號輸出/測試響應(yīng)信號接收 部分之間通過測試激勵/測試響應(yīng)傳輸通道相連。所述協(xié)控器由可編程器件構(gòu)成，如由FPGA、 CPLD芯片構(gòu)成。所述電路檢測子系統(tǒng)還可具有通信模塊。所述通信模塊通過輸入輸出接口模塊與微處理 器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供有線或無線通信功能。如圖6所示，所述電路檢測子系統(tǒng)的微處理器還可增加存儲模塊，為微處理器提供擴(kuò)展 的存儲空間。
權(quán)利要求
1、一種電路板級自檢測系統(tǒng)，包括電路檢測子系統(tǒng)和被測電路，電路檢測子系統(tǒng)和被測電路通過測試總線相連；其特征在于所述被測電路具有按可測性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供的一個或一個以上的測試通道；所述電路檢測子系統(tǒng)和被測電路集成于同一電路板上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板級自檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電路檢測子系統(tǒng)由微 處理器、電源/時鐘模塊、輸入/輸出接口模塊和顯示模塊組成；所述電源/時鐘模塊為微處理 器提供工作電源和時鐘控制信號；所述顯示模塊通過輸入/輸出接口模塊與微處理器相連，為 電路檢測子系統(tǒng)提供測試過程或測試結(jié)果的顯示；所述微處理器由主控模塊、測試控制模塊 和數(shù)據(jù)分析模塊組成，所述輸入/輸出接口模塊通過地址、數(shù)據(jù)及控制總線與主控模塊相連； 遠(yuǎn)程或本地測試控制信號/命令經(jīng)輸入/輸出接口模塊通過地址、數(shù)據(jù)及控制總線輸入主控模 塊，通過主控模塊讀取測試激勵信號并將測試激勵信號輸入測試控制模塊，測試控制模塊將 測試激勵信號輸入被測電路板；被測電路板的測試響應(yīng)信號通過測試控制模塊輸入主控模塊， 主控模塊將測試響應(yīng)信號輸入數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊將測試響應(yīng)信號的分析結(jié)果通過 主控模塊、輸入/輸出接口輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板級自檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電路檢測子系統(tǒng)還具 有通信模塊，所述通信模塊通過輸入輸出接口模塊與微處理器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供 有線或無線通信功能。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電路板級自檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電路檢測子系統(tǒng) 的微處理器還具有存儲模塊，為微處理器提供擴(kuò)展的存儲空間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板級自檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電路檢測子系統(tǒng)由微 處理器、協(xié)控器、電源/時鐘模塊、輸入/輸出接口模塊和顯示模塊組成所述電源/時鐘模塊 為微處理器和協(xié)控器提供工作電源和時鐘控制信號；所述顯示模塊通過輸入/輸出接口模塊與 微處理器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供測試過程或測試結(jié)果的顯示；所述協(xié)控器由控制部分 和測試激勵信號輸出/測試響應(yīng)信號接收部分組成，協(xié)控器的控制部分通過控制信號通道分別 與微處理器和協(xié)控器的測試激勵信號輸出/測試響應(yīng)信號接收部分相連，微處理器和協(xié)控器的 測試激勵信號輸出/測試響應(yīng)信號接收部分之間通過測試激勵/測試響應(yīng)傳輸通道相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路板級自檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電路檢測子系統(tǒng)的協(xié) 控器由可編程器件構(gòu)成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路板級自檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電路檢測子系統(tǒng)還具 有通信模塊，所述通信模塊通過輸入輸出接口模塊與微處理器相連，為電路檢測子系統(tǒng)提供 有線或無線通信功能。8、根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的電路板級自檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述電路檢測子系統(tǒng) 的微處理器還具有存儲模塊，為微處理器提供擴(kuò)展的存儲空間。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及電路故障檢測及診斷，尤其是集成電路的測試及故障診斷。本發(fā)明包括電路檢測子系統(tǒng)和被測電路，二者之間通過測試總線相連；其中被測電路具有按可測性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提供的測試通道，電路檢測子系統(tǒng)和被測電路集成于同一電路板上。電路檢測子系統(tǒng)可由“微處理”器構(gòu)成或由“微處理器+協(xié)控器”構(gòu)成，電路檢測子系統(tǒng)還可增加通信模塊以提供通信功能或增加存儲器以提供擴(kuò)展的存儲空間。本發(fā)明實(shí)質(zhì)是在被測電路板上“嵌入”電路檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電路板級的自動測試，為高密度電路板的維護(hù)保障提供了一種高效的技術(shù)途徑，特別是針對野外、遠(yuǎn)航等不易現(xiàn)場獲得外部測試設(shè)備的環(huán)境中應(yīng)用的電路板的測試，具有突出的實(shí)用性。
文檔編號G01R31/28GK101226223SQ20081004529
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
發(fā)明者謝永樂 申請人:電子科技大學(xué)