專利名稱：多功能故障注入機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品測(cè)試裝置，更具體地說(shuō)，涉及一種能向電子產(chǎn)品插入多種異常故障的故障注入機(jī)。
現(xiàn)有的故障注入方式都是單一的使用某一種手段對(duì)一塊單板或者一個(gè)系統(tǒng)某一點(diǎn)進(jìn)行插入，可操作性很差，可控制性也不強(qiáng)，通用性也不好。下面介紹三種現(xiàn)有的插入技術(shù)一種是專用的電平加擾板，只能對(duì)信號(hào)進(jìn)行拉高拉低故障的注入。它選定一個(gè)被加擾的信號(hào)線之后需要在加擾之前通過(guò)人工選擇加擾的方式通過(guò)復(fù)雜的參數(shù)選擇加擾的控制時(shí)間。在加擾時(shí)在將加擾測(cè)試針用手按到被測(cè)的信號(hào)上。導(dǎo)致人為操作因素多，加擾的時(shí)間可控性差，而且一旦加擾的測(cè)試針加到被測(cè)信號(hào)上就會(huì)對(duì)被測(cè)的信號(hào)本身質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。也許在沒(méi)有加擾之前信號(hào)就不正常根本就沒(méi)有辦法比較加擾前后的信號(hào)差異。這種單一的加擾方式不能適應(yīng)現(xiàn)代故障注入手段的發(fā)展。
除了上述電平加擾板之外還有單一的電壓掉電設(shè)備(板)，這種掉電設(shè)備對(duì)電壓的掉電是通過(guò)控制一個(gè)繼電器來(lái)控制電壓的導(dǎo)通和斷開(kāi)的，因?yàn)槔^電器本身技術(shù)的原因沒(méi)有辦法將繼電器的響應(yīng)時(shí)間和動(dòng)作時(shí)間提高，一般都需要幾十個(gè)毫秒左右的動(dòng)作時(shí)間，難以保證測(cè)試的準(zhǔn)確度。
還有一些故障注入方式使用高價(jià)的低壓調(diào)壓設(shè)備，這些設(shè)備雖然功能很齊全但是價(jià)錢很高，技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。因此通用性不強(qiáng)，無(wú)法讓這種設(shè)備在故障注入技術(shù)中普及。
上述注入設(shè)備的主要缺點(diǎn)就是可操作性不強(qiáng)，可控性很差，而且大多是單一設(shè)備只能對(duì)某種故障進(jìn)行單一的故障注入，不能實(shí)現(xiàn)用一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行多種故障的注入測(cè)試。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案是，設(shè)計(jì)一種用于電子產(chǎn)品中進(jìn)行故障測(cè)試的故障注入機(jī)，包括通信控制模塊、控制所述通信控制模塊工作的CPU控制器，所述控制器通過(guò)設(shè)置在故障注入機(jī)上的串口端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接，其特征在于，還包括受控于所述通信控制模塊可模擬信號(hào)的各種失效故障以及信號(hào)完整性損傷的多功能加擾模塊、可模擬芯片損壞或模擬差分信號(hào)失效的橋接模塊，可模擬單板中低壓供電掉電或降壓故障的低壓掉電和降壓模塊，可模擬單板中的-48伏供電電源掉電故障的-48伏電源掉電模塊，由本發(fā)明提供的故障注入機(jī)，在故障注入機(jī)中通過(guò)設(shè)置選擇不同的故障注入模塊，可以滿足多種不同的異常測(cè)試需求；與原故障注入設(shè)備相比，只需一臺(tái)本發(fā)明故障注入機(jī)可代替原單一功能故障注入設(shè)備，提高了測(cè)試效率和降低了測(cè)試成本。
上述加擾模塊(探頭)除了可以對(duì)待擾線進(jìn)行強(qiáng)制拉高、拉低或置為不定電平，從而模擬各種信號(hào)失效或者芯片失效等故障，還可以模擬各種信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量(比如說(shuō)毛刺，振鈴、回鉤、過(guò)沖等等)劣化，加擾時(shí)間可控制在幾十ns到幾十分鐘級(jí)別之間，還可以從外部引入信號(hào)觸發(fā)對(duì)相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行條件觸發(fā)加擾。
具體的加擾方法可以有四種選擇上拉5V、上拉3.3V、下拉到地、信號(hào)質(zhì)量劣化。這四種方式可通過(guò)三個(gè)繼電器的組合連接來(lái)控制，繼電器可選用一種二選一的機(jī)械繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，繼電器之間的連接示意圖如圖3所示。
圖4所示為橋接模塊結(jié)構(gòu)示意圖，橋接模塊的實(shí)現(xiàn)方式與加擾模塊的注入方式差不多，也是按照這種隔離的故障注入方法，只是橋接模塊的開(kāi)關(guān)選用的是一種具有常開(kāi)觸頭的繼電器8，而且在加擾探頭傳輸線上只設(shè)有信號(hào)控制線6和電源線7。在故障注入機(jī)單板上不設(shè)置加擾方式引出的加擾故障注入線和地線；而且橋接探頭是采用兩根探針4、5來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外橋接模塊還可以專門對(duì)差分信號(hào)的失效進(jìn)行模擬。
通過(guò)強(qiáng)制對(duì)信號(hào)拉高、拉低或置為不定電平可以模擬由于芯片損壞輸出固定電平的故障，通過(guò)自動(dòng)觸發(fā)還可以使此故障在特定的時(shí)候出現(xiàn)，通過(guò)注入故障讓被加擾信號(hào)的質(zhì)量劣化來(lái)模擬芯片在損壞或者工作條件劣化情況下對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響。通過(guò)橋接可以模擬芯片一些管腳的失效以及模擬差分信號(hào)的失效。
圖5所示為-48V電源掉電模塊的電路原理圖，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制給-48V電壓的通斷時(shí)間、頻率等參數(shù)，進(jìn)行測(cè)試連接時(shí)，可先拆下被測(cè)單板上的-48V保險(xiǎn)管，將-48V從保險(xiǎn)管一端和-48V地引入故障注入機(jī)的電路板上，在故障注入機(jī)上，經(jīng)過(guò)一開(kāi)關(guān)MOS管后，再將-48V和-48V地引回被測(cè)單板保險(xiǎn)管的另一端?；蛘咧苯訉?8V電源引入故障注入機(jī)，然后將輸出的-48V和地引入被測(cè)單板；MOS管的控制端由高速光偶開(kāi)關(guān)器件控制輸入端的-48V，通過(guò)電阻分壓；這樣就可以通過(guò)控制光偶開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)控制-48V的通斷。控制時(shí)間可以直接從計(jì)算機(jī)中輸入時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
圖6所示為低壓掉電、降壓模塊的電路原理圖；掉電電壓在0.5V和5.5V之間任意選擇，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制電壓的通斷時(shí)間、頻率等參數(shù)；調(diào)壓范圍可在0.5V和5.5V之間選擇，調(diào)壓方式、調(diào)壓時(shí)間、步長(zhǎng)等參數(shù)可以通過(guò)注入機(jī)的外接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)選擇。
在進(jìn)行掉電測(cè)試時(shí)，可拆下待測(cè)單板上相應(yīng)電源的濾波電感，將故障注入機(jī)的低電壓輸出連接到濾波電感的輸出端，然后將待測(cè)單板的48V電源引到故障注入機(jī)上，這樣故障注入機(jī)上的可調(diào)電源與被測(cè)單板的電源同時(shí)啟動(dòng)，可以達(dá)到單板各種電壓的上電順序不受影響，然后再根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓控制可調(diào)電源模塊的電壓；從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的；還可以直接使用外接電源提供的48V電源給可調(diào)電源供電。掉電的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)控制可調(diào)電源模塊的輸出控制端PC端。調(diào)壓就通過(guò)調(diào)節(jié)DA輸出電壓來(lái)調(diào)節(jié)電壓模塊的輸出電壓。
電源模塊可選用的VICOR公司的V48C5C100A型號(hào)，也可以選用其它具有類似功能的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，DA轉(zhuǎn)換器以及控制開(kāi)關(guān)可選用普通的DA轉(zhuǎn)換器以及常用的光偶開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
注入機(jī)中的主機(jī)通信控制模塊在CPU控制器的控制下，可實(shí)現(xiàn)控制多種模擬測(cè)試信號(hào)的輸出，主要的控制處理在CPU控制器(C51)實(shí)現(xiàn)，主機(jī)通信控制模塊通過(guò)串口與CPU控制器進(jìn)行通信來(lái)控制CPLD的各種功能實(shí)現(xiàn)。大部分的控制都是來(lái)自主機(jī)的自動(dòng)控制，不需要手動(dòng)，其主要控制實(shí)現(xiàn)輸出為CPLD電路，可采用xilinx公司的XC95144XL-10TQFP144C器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，它有I/O引腳共110個(gè)完全可以滿足控制的需要，CPU控制器采用philips的89C51RD+器件；通過(guò)ADM202與主機(jī)串口連接進(jìn)行通信。CPLD的參考時(shí)鐘為晶振輸出的100M；所有的控制參數(shù)的定義都做在計(jì)算機(jī)里面，所以可以完全實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制輸入。
圖7所示為主機(jī)通信控制模塊在CPU控制器的控制下進(jìn)行-48伏掉電或低電壓掉電和降壓故障輸入的控制示意圖。
圖8所示為采用故障注入機(jī)中的加擾模塊(或橋接模塊)進(jìn)行多種故障模擬測(cè)試時(shí)的示意圖；本故障注入機(jī)提供了豐富的故障注入手段，可滿足日益增強(qiáng)的故障注入測(cè)試的需求，功能強(qiáng)大而且操作方便，實(shí)用性強(qiáng)；將實(shí)驗(yàn)中總結(jié)的測(cè)試手段和實(shí)現(xiàn)方法集成在一起，為單板異常測(cè)試和系統(tǒng)異常測(cè)試提供了完備的測(cè)試手段。
注入機(jī)中的信號(hào)加擾和橋接模塊通過(guò)使用特制的探頭完全避免了加擾探頭對(duì)高速信號(hào)質(zhì)量的測(cè)試影響，在測(cè)試中可以將多個(gè)探頭同時(shí)連接在運(yùn)行在系統(tǒng)中的被加擾單板，而不會(huì)影響單板正常工作，使加擾工作更加方便快捷；單板加擾功能多，方式齊全。在低壓降壓部分使用DA轉(zhuǎn)換器對(duì)可調(diào)電源模塊的控制真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制電壓的輸出，而且電壓幅度基本可以滿足現(xiàn)在電子產(chǎn)品電壓異常測(cè)試的需求，通過(guò)控制PC輸出控制端來(lái)模擬電壓的上電和掉電以及其它異常測(cè)試的需求。而且還提供專門的48V掉電測(cè)試方式，進(jìn)一步豐富了單板測(cè)試電壓方面的各種異常測(cè)試。
本注入機(jī)還可將多根加擾探頭同時(shí)接入待加擾單板，使用新結(jié)構(gòu)探頭進(jìn)行連接避免了傳輸線對(duì)原信號(hào)質(zhì)量的影響?？梢宰龅叫枰訑_的時(shí)候就加擾，不需要加擾的時(shí)候并不需將加擾線取下來(lái)，大大提高了工作效率。而且可以完全將被測(cè)單板放置到系統(tǒng)中去與系統(tǒng)同步運(yùn)行，然后通過(guò)專門的探頭將加擾信號(hào)引入。這樣可使得單板的測(cè)試環(huán)境與實(shí)際運(yùn)行環(huán)境更接近，更加有利于故障注入的實(shí)際效果。
在驅(qū)動(dòng)能力方面，故障注入機(jī)的加擾探頭可以提供大于100mA的驅(qū)動(dòng)電流，對(duì)單板上絕大部分信號(hào)都可以實(shí)現(xiàn)加擾。而且加擾時(shí)間和次數(shù)完全可以由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。
所提供的類似于芯片失效的橋接模塊能將兩個(gè)信號(hào)隨時(shí)進(jìn)行橋接模擬，可在使用加擾探頭的連接方式下，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制加擾時(shí)間。
所提供的對(duì)電源和信號(hào)的多種故障模擬，功能強(qiáng)大，可以提供對(duì)48V電源的掉電，這種掉電方法主要實(shí)現(xiàn)是通過(guò)MOS管來(lái)控制通斷，響應(yīng)時(shí)間和動(dòng)作時(shí)間可以做到幾十個(gè)ns。可以提供0.5V到5.5V之間的任意電壓的掉電，完全適用大部分電子單板掉電模擬的需要?？梢蕴峁?.5V到5.5V之間的任意電壓的轉(zhuǎn)換、調(diào)壓；還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的質(zhì)量進(jìn)行不同程度的加擾。
綜上所述，本發(fā)明的故障注入機(jī)是一種通用的故障注入設(shè)備，可以分別針對(duì)一次電源、二次電源、數(shù)據(jù)線、控制線、狀態(tài)線、時(shí)鐘線、差分信號(hào)線模擬永久、瞬間、間歇性故障以及模擬多種電源電壓的實(shí)時(shí)變化。故障注入采用高速電子開(kāi)關(guān)加在加擾線始端的短線隔離方法，以減少高速信號(hào)加擾線對(duì)被加擾信號(hào)的固有影響，這樣加擾線可以做到很長(zhǎng)，最長(zhǎng)可達(dá)100cm，而且多路的加擾相互之間的串?dāng)_很??；故障注入機(jī)可采用外置式設(shè)計(jì)，通過(guò)專用加擾線與被測(cè)單板連接，這對(duì)系統(tǒng)測(cè)試階段的故障注入非常有利。故障注入機(jī)通過(guò)串口與微機(jī)連接，測(cè)試人員將加擾線和被測(cè)單板連接好后，便可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制靈活地選擇故障加擾點(diǎn)，每種故障的觸發(fā)條件、持續(xù)時(shí)間、出現(xiàn)頻率等參數(shù)可以在一定范圍內(nèi)任意設(shè)定，在故障注入過(guò)程中，不需要手動(dòng)干預(yù)，自動(dòng)化程度高。
權(quán)利要求
1.一種用于電子產(chǎn)品中進(jìn)行故障測(cè)試插入的故障注入機(jī)，包括通信控制模塊、控制所述通信控制模塊工作的CPU控制器，該控制器通過(guò)設(shè)置在故障注入機(jī)上的串口端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接，其特征在于，還包括受控于所述通信控制模塊，可模擬信號(hào)的各種失效故障以及信號(hào)完整性損傷的多功能加擾模塊、可模擬芯片損壞或模擬差分信號(hào)失效的橋接模塊、可模擬單板中低壓供電掉電或降壓故障的低壓掉電和降壓模塊、可模擬單板中-48伏供電電源掉電故障的-48伏電源掉電模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障注入機(jī)，其特征在于，所述多功能加擾模塊包括一段傳輸線、連接在所述傳輸線一端的微型開(kāi)關(guān)，所述微型開(kāi)關(guān)的輸出端連接有探針。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的故障注入機(jī)，其特征在于，所述橋接模塊包括一個(gè)具有常開(kāi)觸頭的微型繼電器，所述微型繼電器的控制接口與信號(hào)傳輸線連接，微型繼電器的兩個(gè)常開(kāi)觸頭端分別連接有一個(gè)探針。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于電子產(chǎn)品中進(jìn)行故障測(cè)試的多功能故障注入機(jī)，包括通信控制模塊、控制所述通信控制模塊工作的CPU控制器，控制器通過(guò)設(shè)置在故障注入機(jī)上的串口端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接，其特征在于，還包括受控于所述通信控制模塊的模擬信號(hào)的各種失效故障以及信號(hào)完整性損傷的多功能加擾模塊、模擬芯片損壞或模擬差分信號(hào)失效的橋接模塊、模擬單板中低壓供電掉電或降壓故障的低壓掉電和降壓模塊、模擬單板中－48伏供電電源掉電故障的－48伏電源掉電模塊；注入機(jī)在計(jì)算機(jī)的控制下根據(jù)不同的測(cè)試要求，使各個(gè)模塊輸出不同的測(cè)試信號(hào)，與原故障注入設(shè)備相比，只需一臺(tái)故障注入機(jī)可實(shí)現(xiàn)多種故障注入的測(cè)試，能提高測(cè)試效率和降低測(cè)試成本。
文檔編號(hào)H04B17/00GK1450740SQ02108648
公開(kāi)日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2002年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者陳華, 段勇, 尹相東, 李彪 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司