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随着电子工业发展突飞猛进,电子设备逐渐向小型化发展,出现了许多工艺复杂的印制电路板。印制电路板的广泛应用使得对电路板在线测试仪的需求日益增加。在线测试仪是一种用于检测电路板上各元器件的测试仪器,它在电子产品生产和集成电路的测试中得到了广泛应用。
本文首先介绍了在线测试仪的研究背景、国内外研究现状及其工作原理,同时介绍了SOPC技术和USB的相关知识。其次,本文的在线测试仪采用SOPC技术进行设计,给出了具体的硬件与软件设计过程,本文的主要工作内容有:
(1)整个在线测试仪由FPGA控制器板、测试板、USB板、用户界面等部分组成,具体包括电源电路、信号发生电路、元件测试电路、隔离电路、数据采集电路、FPGA控制器电路、USB通信电路、继电器开关阵列电路以及键盘电路等。此外,利用FPGA逻辑资源实现了多个功能模块,如NiosⅡ最小系统、数据存储电路、时钟电路等。
(2)使用的CPU是嵌入FPGA的NiosⅡ软核处理器,它代替了传统的FPGA+MCU模式；采用这种CPU控制整个系统,以实现产生测试激励、数据采集、元器件测试、数据保存并上传、以及利用Avalon总线与外设接口进行通信等功能。
(3)讨论了测试模拟元件的隔离方法,阐述了电阻、电容、电感、二极管、三极管、运算放大器等的测试方法,并分别设计了相应的硬件测试电路。由于在进行测试时被测电路板不加电,因此需向被测元件施加测试激励信号,本文设计了信号发生电路,可以输出直流电压信号和交流电压信号。
(4)采用NiosⅡC和VC++语言完成了SOPC软件设计和上位机用户界面,以协助硬件部分来完成对电路板的测试工作。
论文最后对在线测试仪的研究进行了总结与展望。