自动测试系统桂林电子科技大学.docx

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自动测试系统桂林电子科技大学

第一章

1、什么是自动测试系统，它由哪几局部组成？

自动测试系统：

通常把以计算机为核心，在程控指令的指挥下，能自动完成某种测试任务而组合起来的测量仪器和其它设备的有机整体称为自动测试系统，简称ATS〔automatictestsystem〕。

组成局部：

控制器；可程控仪器、设备；总线与接口；测控软件；被测对象；

2、简述自动测试系统的开展历程和开展趋势。

1、第一代自动测试系统〔专用型〕：

2、第二代自动测试系统〔台式仪器积木型〕：

3、第三代自动测试系统〔模块化仪器集成型〕：

3、什么是虚拟仪器，它有什么特点，虚拟仪器系统有哪些组成局部？

1．虚拟仪器：

是计算机与仪器仪表相结合的产物，它利用计算机的强大功能，结合相应的硬件，大大突破了传统仪器仪表在数据传送、处理、显示和存储等方面的限制，使用户可以方便的对其维护、扩展和升级。

用户可以通过编制软件来定义它的功能。

2．虚拟仪器系统组成：

硬件和软件

4、虚拟仪器系统中的软件主要包括什么，常用的软件开发工具是什么？

1．软件：

虚拟仪器能否成功运行，就取决于软件。

包括仪器驱动程序、应用程序和软面板程序。

2．测试软件开发工具：

可视化软件平台：

HP-VEE，LabVIEW，LabWindows/CVI

高级编程语言：

C，VC++，VB，Delphi

（5.谈谈你对自动测试系统的了解和认识。

6.）结合“电子测量与仪器〞课程知识，构建一个自动测试系统，画出系统构造图。

自动测试系统包括五大局部：

控制器：

系统的指挥、控制中心。

包括小型计算机、个人计算机、单片机、DSP。

程控仪器、设备：

能完成一定测试或控制任务的硬件。

程控多用表、信号源、控制开关、伺服系统…

总线与接口：

连接控制器与各种程控仪器、设备的通路，完成命令、数据的传输与交换。

包括机械接插件、插槽、电缆等。

测试软件：

为完成测试任务而编写的各种应用软件。

如测试主程序、驱动程序、测试结果打印程序、I/O程序。

被测对象：

如坦克、飞机、导弹、卫星、雷达、大型通讯交换机、手机等，需要通过电缆、接插件等与程控仪器、设备相连。

第二章

1.VXIbus系统的两种构造

外置计算机构造和内嵌计算机构造

2.常用VXIbus系统接口

GPIB接口、IEEE1394接口、MXI总线接口、RS-232C接口、VMEbus接口

3.器件及其分类

器件定义：

器件〔device〕是VXI总线系统中的根本逻辑单元。

器件编号：

在一个VXI总线系统中最多可有256个器件，每个器件有一个唯一的逻辑地址，编号：

000~255。

器件分类：

根据其性质、特点和它所支持的通信规程，可以分为消息基器件、存放器基器件、存储器基器件和扩展器件四种类型。

4.资源管理器和0槽效劳

1.资源管理器：

主要任务是配置管理系统。

资源管理器是一个命令者器件，逻辑地址为0，其它器件的逻辑地址不能设为0。

2.0槽效劳：

VXIbus主机箱有13个插槽，面对插入方向从左至右其编号为0～12。

0号槽与其它槽有所不同，0槽器件主要用来给其所在的子系统中的1～12号槽提供公共系统资源，其中包括：

〔A〕通过P2连接器提供系统时钟CLK10和模块识别信号MODID，这是0槽必须提供的资源。

〔B〕通过P3连接器提供系统时钟CLK100、同步信号SYNC100及星形线STARX和STARY。

•资源管理器主要任务是系统的配置管理，它的逻辑地址为0，是一个命令者器件，主要内容如下：

•〔1〕器件识别。

〔2〕系统的自检管理。

〔3〕配置系统地址图。

〔4〕进展命令者/从者分层。

5〕分配中断请求线。

〔6〕启动正常操作。

（5.什么是器件，主要分为哪几类？

器件〔Device〕:

VXI系统中的根本逻辑单元。

一个器件占据一块VXI模块，也允许在一块模块上实现多个器件或者一个器件占据多块模块。

在一个VXIbus系统中最多可有256个器件，每个器件都有一个唯一的编号，编号从0到255。

1、器件分类

器件根据其本身的性质、特点和它支持的通信规程可以分为4种类型：

1〕存放器基的器件2〕消息基的器件3〕存储器器件4〕扩展器件

6.）资源管理器与0槽器件是同一个器件吗？

它们各自的任务是什么？

7.VME总线组成：

Ø数据传输总线〔DataTransferBus,DTB〕

作用：

主要用于CPU板上的主模块（Master）和从模块（Slave）间传递数据、地址和控制信号。

在中断时也可供中断器与中断管理器之间传递状态/识别信息。

由主模块启动及控制DTB的数传周期。

Ø数据传输的仲裁总线〔DTBArbitrationBus〕

VMEbus可以支持多处理器的分布式微机系统，即多块CPU板可以同时存在于一个VMEbus系统中，它们可以共享系统中的硬件和软件资源。

作用：

VMEbus的仲裁系统可以防止两个以上的主模块同时使用DTB，当有多个模块请求使用DTB时，系统可通过控制板上的仲裁模块与CPU板上的请求模块联系，并对总线请求作出安排，以防止两个模块同时使用数据传输总线，造成数据传输的错误。

Ø优先级中断总线〔PriorityInterruptBus〕

优先中断总线供VMEbus系统中的中断器和中断管理器之间进展中断请求和中断认可操作之用。

各微处理器之间经过DTB、DTB仲裁和优先中断总线建立起通信路径。

〔1〕本模块输入的IACKIN*为低电平；

〔2〕自己使用的中断请求信号IRQN*为低电平〔N为1~7〕；

〔3〕A01－A03经译码得到的号数N与自己使用的IRQN*线中的号数N一致。

Ø公用总线〔UtilityBus〕

8.MODID线

MODID模块识别线：

用于检测模块的存在并指出实际的物理槽位。

MODID1~MODID12，这12根线自0号槽分别送至1号槽至12号槽，假设槽中有模块，那么分别通过825Ω的下拉电阻到地，那么该槽的MODID线为0，否那么，说明槽中没有模块。

如图2.15〔P33〕

（9.DTB仲裁总线的仲裁机制、DTB请求及仲裁过程。

10.）优先中断总线的优先中断机制、中断请求及响应过程。

11.器件基地址及地址分配

如果器件的逻辑地址为V，那么存放器的基地址计算方法为：

BA=2^15+2^14+V64=49152+V64

〔1〕A15和A14恒为l，说明配置空间在A16寻址空间64K字节的高16K。

〔2〕基地址为64的整数倍，A5－A0均为0。

〔3〕A13－A6与器件的逻辑地址相对应，即V

12.配置存放器

是VXIbus系统各种通信的根底

13.通信存放器的功能，字串行协议及其传送方式

字串行协议：

串行地从一个固定地址向另一个固定地址传送数据的通讯协议。

字串行通讯三种形式：

字串行通信〔16位〕、长字串行通信〔32位〕、扩展长字串行通信〔48位〕

（14.在VXI系统中，存放器基器件和消息基器件分别利用什么进展消息的传递？

存放器基器件通过对它的存放器的读、写进展通信；消息基器件就是利用配置存放器、通信存放器和操作存放器进展消息的传递。

15.说明以下VISA函数的作用及参数的含义：

•viOpenDefaultRM（）、viOpen（）、viClose（）、viPrintf〔〕、viScanf〔〕、viQueryf〔〕、viLock〔〕、viUnlock〔〕。

常用函数介绍：

viOpenDefaultRM（&defRM）翻开一个资源管理器

viOpen（defRM,〞GPIB1:

:

10:

:

INSTR〞

VI_NULL,VI_NULL,&funcgen）

viClose（funcgen）

viLock（VI,VI_EXCLUSIVE_LOCK,5000,VI_NULL,VI_NULL）

viUnlock（funcgen）

viPrintf（vi,〞*RST;*IDN;*CLS\n〞）

viScanf（funcgen,"%t",&buf）;

printf（"Instrumentidentificationstring:

%s\n",buf）

viPrintf（vi,〞APPL:

SIN1000,2.0,-2.5\n〞）

viQueryf（vi,〞MEASURE:

VPP?

CHANNEL1〞,〞%t〞,buf）

viQueryf（vi,〞*TST?

\n〞,〞%t〞,&buf）

viQueryf（vi,〞syst:

err?

\n〞,〞%t〞,buf）

viSetAttribute（funcgen,VI_ATTR_TMO_VALUE,10000）

16.）写出信号源产生各种信号的指令〔包含信号参数〕、示波器测量频率和峰峰值的指令、万用表测量交/直流电压、交/直流电流以及电阻的指令。

17.了解VXIbus器件初始化及自检过程

每当SYSREST*线有效时，VXI系统各器件就进展初始化和自检，并通过SYSFAIL*线报告自检结果。

用状态存放器的准备好〔Ready〕位和通过〔Passed〕位以及面板上的故障LED指示灯说明器件的配置存放器初始化与自检的状态，系统通过控制存放器的复位〔Reset〕位和Sysfail制止位可对器件的初始化进展控制。

18.掌握VXIbus优先级中断的中断请求、中断响应及中断处理机制。

（19.）中断操作时序可以分解成三个阶段：

中断请求、中断响应和中断效劳，请简述这三个阶段的操作任务。

〔1〕中断请求阶段操作任务：

a．中断请求模块驱动IRQn为低电平，提出中断请求；

b．中断处理模块检测到IRQn为低电平，确定是否有中断请求出现；

c．中断处理模块通过DTB请求模块申请DTB使用权。

经过系统DTB仲裁操作，处理模块获得DTBB使用权。

〔2〕中断响应总线周期阶段操作任务：

a．获得DTB使用权的中断处理模块就输出8位中断响应码驱动AM总线〔编码为27H〕、3位中断级别码驱动地址总线，使DTB进入中断响应周期；

b．与3位级别码相符合的中断模块响应DTB总线中断周期，将状态／识别字节送上DTB；

c.中断处理器读取状态／识别字节。

〔3〕中断效劳阶段：

中断处理模块器件根据状态／识别字节信息，启动中断效劳程序，为中断请求模块器件效劳。

第三章

1.在VXI总线A16/D16从者模块接口电路的设计中，地址的译码采用分级译码的方式，一级译码对模块进展寻址，二级译码实现模块内部存放器的寻址。

设选中某模块的条件为G*,其逻辑表达式如下，其中Q7-Q0对应模块内的8位地址开关：

•G*=A15’+A14’+（A13⊕Q7）+（A12⊕Q6）+‥‥+（A06⊕Q0）+（IACK*）’+（LWORD*）’+AM5’+AM4+AM3’+AM2’+AM1+AM0’

请答复以下问题：

一级译码和二级译码的作用分别是什么？

在设计译码逻辑电路时，采用了分级译码的方法。

第一级译码用于选择模块，可用二片8位数据比拟器74LS688串接来实现译码，第二级译码那么由A05~A01、DS0*、DS1*、WRITE*来译码决定。

决定在第一级译码中被选中的模块的64个存放器中的哪一个。

根据G*的逻辑表达式说明这是哪级译码？

说明式中AM5-AM0的作用，并求得本式中它们的取值；地址修改码

A13-A06与Q7-Q0进展异或运算的作用是什么？

8位地址A13-A06与逻辑地址Q7-Q0状态一样，异或的结果才是0，才能选中本模块。

这个A16地址空间中，最低端的地址线A05-A01的作用是什么？

对模块内部存放器寻址

2.在VXI总线接口电路的设计中，模块地址的译码采用分级译码的方式，一级译码对模块进展寻址，二级译码实现模块内部存放器的寻址。

模块地址译码满足的条件是：

A15、A14为高〔对应16位地址空间的高16KB〕，A13-A06对应模块的逻辑地址，模块内部的8位地址开关值用Q7-Q0表示，AM5-AM0的值为29H，该模块没有中断能力〔IACK*=1〕，且数据时是以字节或双字节的〔LWORD*=1〕。

请答复以下问题：

①设G*表示选中本模块的条件，写出G*的逻辑表达式；

②说明A13-A06与Q7-Q0之间的关系；

③为什么模块地址译码的条件没有涉及A05-A01？

④AM5-AM0的作用是什么？

3.消息基器件的VXI总线接口方案

消息基器件接口功能可分成两局部，即VXI总线接口局部和器件功能局部。

VXI总线接口局部用于完成VXI总线与器件内CPU之间的通信。

4.无智能芯片的存放器基器件的VXI总线接口方案

通过读/写操作存放器来完成对器件的操作、控制，这些操作存放器通常在VXI总线寻址空间内。

例继电器开关模块

（5.）设某VXI模块的地址译码表达式为：

G*=A15’+A14’+（A13⊕Q7）+（A12⊕Q6）+‥‥+（A06⊕Q0）+（IACK*）’+（LWORD*）’+AM5’+AM4+AM3’+AM2+AM1+AM0’

〔1〕由G*表达式可得该模块的地址修改码是什么？

〔2〕G*中为何没有A05-A01?

因为G*表达式是第一级译码，目的是选择那个模块，而A05-A01是第二级译码，目的是选择模块中的存放器〔64个存放器中的1个〕，故G*表达式中没有A05-A01。

〔3〕地址译码中为何没有用到A00呢？

因为VXIbus中没有A00这条地址线，VXIbus中对数据的方式最低是D16，即一次一个字，不需要准确到字节，所以不需要A00。

但实际上在VXIbus中是可以字节的，它是由DS0*、DS1*、LWORD*和A01来决定的。

第四章

1.VPP规X提出的目的

为了实现VXIbus系统级的互换性，1993年NI、Tek、Racal等著名仪器公司成立了VXIplug&play联盟并制定了VXIplug&play规X，简称VPP规X。

2.VPP系统及其特点

VPP系统：

符合VXI总线即插即用规X的虚拟仪器系统。

VPP系统特点：

系统性；开放性；兼容性；统一性；

3.仪器驱动程序的概念

仪器驱动器是一套可被用户调用的子程序，利用它就不必了解每个仪器的编程协议和具体的编程步骤，只需调用相应的一些函数就可以完成对仪器各种功能的操作，并且对仪器驱动程序的构造、功能及接口开发等作了详细规定〔VPP3〕

4.VPP仪器驱动程序的特点、构造模型及函数

特点：

仪器驱动程序由仪器供给厂家提供

所有仪器驱动程序既提供可调用函数，又提供程序源代码

仪器驱动程序构造的模块化与层次化

仪器驱动程序的一致性

仪器驱动程序的兼容性与开放性

两个根本构造模型：

外部接口模型和内部设计模型。

内部模型分为两个局部：

第一局部是一组部件函数，它们是一些控制仪器特定功能的软件模块，包括初始化、配置、作用／状态、数据、实用和关闭功能。

第二局部是一组应用函数，它们通常是一些可以实现完整的测试和测量操作的高级函数。

（5.简述虚拟仪器系统构造

虚拟仪器系统构造：

软件、硬件构造

软件构造：

I/O接口软件、仪器驱动程序与应用程序自下而上构成

硬件构造：

VXI零槽模块与其它模块一起构成.模块可以是VXI仪器、GPIB仪器、异步串行通信仪器等，也可以是消息基器件、存放器基器件、存储器基器件等。

6.什么是仪器驱动程序？

VPP仪器驱动程序有何特点？

7.）简述仪器驱动程序的外部接口模型和内部设计模型。

8.虚拟仪器软面板设计

一般没有了操作面板，必须借助PC机作为其数据分析与显示的工具，利用PC机强大的图形显示和在线帮助功能，建立图形化的虚拟仪器面板，完成对仪器控制、数据分析与显示。

9.VISA的定义、作用、构造、特点

定义：

VirtualInstrumentationSoftwareArchitecture，即虚拟仪器软件构造，是VPP系统联盟制定的I/O接口软件标准及其相关规X的总称。

构造：

采用自底向上的构造

特点：

VISA的自下而上的构造模型创造了统一的I/O控制函数库，形式上与其它的I/O接口软件非常相似

10.VISA应用举例

（11.什么是虚拟仪器软面板，主要分为几种？

12.）什么是VISA，它有何特点？

13.VISA资源

类似于面向对象程序设计方法中对象的概念，更多地特指资源类的实现.三要素：

属性集、事件集、操作集

14.VISA事件及事件处理方式

事件模型包含3个局部：

①捕获/通知－－设置一个VISA的源，使其进入能接收事件的状态

②事件处理－－对VISA已经捕获到的事件进展相应处理

③确认－－指事件处理完成后需要返回信息，用以确认是否已成功的执行了事件处理任务

事件处理的方法有回调函数法和排队法，这两种方法分别适用于不同事件的处理，它们相互独立，用户可以在同一应用程序中同时定义这两种处理方法。

15.VISA数据类型和VISA函数

三类VISA函数：

资源配置类、数据I/O类和事件处理类。

16.VISA函数应用

（17.）利用VISA函数编写测试程序，完成滤波器幅频特性测试。

选用的仪器为GPIB接口的任意波形发生器33250A，地址为“GPIB0:

:

10:

:

INSTR〞；VXI总线数字万用表模块E1412A，地址为“GPIB0:

:

9:

:

3:

:

INSTR〞。

第五章

1．软件设计要求与关键技术

可靠性、高效率、可移植性、最大兼容性及互换性、通用性

2.软件开发环境LabVIEW

（3.IVI规X与VPP规X的关系。

VPP规X通过VISA解决了仪器驱动程序与硬件接口的无关性，比方VXI测试设备由GPIB零槽更换为1394零槽，只需要重新安装新零槽的驱动程序，而不必改变仪器驱动程序的代码。

IVI要解决测试应用软件和仪器驱动程序的无关性，比方VXI测试设备中的多用表模块由HP1411A更换为Racal4152A，只需要改变计算机上的一些设置，而不必改变测试应用程序的代码。

4.）IVI系统如何实现仪器的可互换性？

通过产生仪器类〔InstrumentClass〕驱动程序来实现仪器可互换性的

第六章

（1.）请根据以下需求组建测试系统：

该系统便于多机箱扩展和升级,较强的数据吞吐能力和较低的造价,可以开发功能复杂的测试程序,该系统能够对滤波器的幅频特性进展测量

要求：

说明你采用的体系构造

列出你选用的测试系统硬件〔仪器或模块〕及软件开发环境

画出该系统的构造简图

答案：

选用外置计算机体系构造，采用IEEE1394接口总线；

选用的测试设备有：

PC主控机、IEEE1394接口卡及IEEE1394电缆、13槽C尺寸VXI机箱、1394零槽模块、函数发生器模块、数字万用表模块或混合信号示波器；选用的软件开发环境：

VisualC++〔或C、LabWindows/CVI〕〔2分〕

测试系统构造简图如下：

第七章

1.什么是GPIB接口及接口系统？

接口：

器件与系统相关联的局部，用于数据、命令传送和控制。

接口系统：

在ATS中仪器，计算机接口局部与标准电缆总称为接口系统。

2.什么是GPIB器件，它分为哪几类？

定义：

但凡配备了IEEE488.1接口的独立装置均称为器件。

分类：

按功能不同，分为三类：

控者器件、讲者器件、听者器件

3.GPIB标准接口系统的根本性能

器件容量15台；电缆长度小于20米；传输速率最大为1MByte/s；地址容量：

；控制方式：

；逻辑电平：

；数传方式采用字节串行、位并行、双向异步传输、三线挂钩

4.GPIB总线管理线有哪些，它们的功能是什么？

管理线：

ATN、IFC、REN、EOI、SRQ

5.GPIB总线寻址概念。

根据测试任务的需要由控者指派哪台器件担任讲者，哪一台或几台器件担任听者。

6.接口功能与器件接口功能设置〔IEEE488.1标准五种根本初级接口功能〕

标准接口系统的目的是提供一种有效的通信联络手段，使相互连接的器件之间实现消息传递，而且这种消息传递应该是唯一的，即不能有歧义性。

功能〔IEEE488.1共10种〕：

C〔控者〕、T〔讲者〕、L〔听者〕、SH〔源挂钩〕、AH〔受者挂钩〕

（8.）GPIB器件分为哪几类？

请举例说明。

Ø控者器件：

系统的指挥者，能够发布各种命令，对接口系统进展管理。

可作为控者器件的有：

计算机、单片机、可编程控制器、时序逻辑控制电路等。

Ø讲者器件：

当控者退出控制后，能够发布测量数据、报告内部状态或者发布仪器程控命令的器件。

如万用表、示波器。

Ø听者器件：

能够接收控者发出的命令或者接收讲者发出的数据、程控命令的器件。

如信号源。

9.IEEE488.1标准的消息分类，其中接口消息有哪些，由谁发出，如何判断是否是接口消息？

按内容分为：

接口消息（通令、专令〔指令〕、副令、地址，其判别标志是ATN=1）、器件消息

按来源分为：

远程消息、本地消息

按使用信号线的数目分为：

单线消息、多线消息

11.了解IEEE488.1的消息编码和消息传递。

12.GPIB总线的挂钩线是什么、三线挂钩的定义、目的及过程〔机制〕。

挂钩线：

DAV、NRFD、NDAC

定义：

在数传过程中某个发送者的一个SH功能与接收者的一个或多个AH功能之间，通过三条消息传递控制线DAV、NRFD、NDAC进展通信联系，控制数据在数据线上传递的节奏的这一过程。

三线挂钩的目的：

在于自动适应测试系统中各种不同器件的数传速度，从而保证消息拜特经数据线在互联设备间准确、无误地传递。

•三线挂钩的过程：

1当消息发送方要发送一个字节数据时，首先将数据送至数据总线上，此时DAV＝0，接收方不能接收；

2发送方检查NRFD是否为0，当NRFD=0时，表示收方全部准备好了，发送方令DAV=1，接收方开场接收；

3直至全部接收方都接收完，这时NDAC＝0，发送方也令DAV=0，宣布数据无效，并从总线上将其撤销；

4如果发送新的字节，那么重复上述过程。

（13.）IEEE488.1标准的消息按内容分为哪两类？

分别由谁发出？

如何区分？

各包含什么内容？

•按内容分为

→接口消息：

由控者发出，包括通令、专令〔指令〕、副令、地址等。

其判别标志是ATN=1

→器件消息：

由讲者发出，包括DAB〔数据字节〕、PDB〔程控命令〕、STB〔状态字节〕，其判别标志是ATN=0。

（13.SCPI的相容性是指什么？

功能相容性：

要求两个仪器用一样的命令能够实现一样的功能，如频谱分析仪和射频源两者都能扫频，如果两个仪器使用一样的频率和扫描测试功能，而不是仪器硬件组成、技术手段和前面板控制，SCPI提出了一个描述仪器测试功能的仪器模型。

14.

消息交换功能协议层各层的定义及功能。

A层（接口功能层）由IEEE488.1定义，主要规定了接口的机械、电气及功能特性；

•B层（消息通信功能层）和C层（公用系统功能层）由IEEE488.2定义，对消息交换的代码、格式、协议及公用命令进展了规定；

•D层（器件功能层）原先由器件设计者定义，后来有了SCPI标准，那么由SCPI定义，规定了器件可执行的标准命令。

15.IEEE488.1、IEEE488.2及SCPI标准是如何产生的？

IEEE488.1在软件方面并没有统一的标准，如在代码、格式、通信协议和公共命令方面未作规定。

各仪器厂商都可能有自己的数据格式和通信协议，这给设计者带来了很大的不便。

IEEE488.2它仅仅定义了程控仪器的少数公用命令语义，用于器件内部根本操作控制，并未解决器件消息标准化的问题，而器件消息的非标准化给编程人员造成很大