第七章：可测试性设计(上课).ppt
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第七章可测试性设计随着计算机技术的飞速发展和大规模集成电路的广泛应用，智能仪器在改善和提高自身性能的同时，也大大增加了系统的复杂性。
这给智能仪器的测试带来诸多问题，如测试时间长、故障诊断困难、使用维护费用高等，从而引起了人们的高度重视。
自20世纪80年代以来，测试性和诊断技术在国外得到了迅速发展，研究人员开展了大量的系统测试和诊断问题的研究，测试性逐步形成了一门与可靠性、维修性并行发展的学科分支。
1测试测试是指在真实或模拟条件下，为确定产品的功能是否正常，性能是否满足要求，是否发生故障及故障的部位，利用手工或自动设备对其进行测量或评定的过程。
第一节第一节可测试性概述可测试性概述一一可测试性与可测试设计可测试性与可测试设计2可测试性（Testability）
（1）可测试性的定义是产品的一种设计特性，是设计时赋予产品的一种固有属性，指产品能够及时准确地确定其自身状态（如可工作，不可工作，性能下降等）和隔离其内部故障的设计特性。
测试性三个基本要素：
l可控制性可控制性（Controllability）l可观测性可观测性（Observability）l可预见性可预见性（Predictability）
（2）可测试性的标准可测试性的概念最早产生于航空电子领域，1975年由Liour等人在设备自动测试性设计中最先提出1985年美国颁布的MIL-STD2165-电子系统和设备测试性大纲规定了可测试性管理、分析、设计与验证的要求和实施方法，是可测试性从维修性分离出来，作为一门独立的新学科确立的标志。
我国现在执行的两部相关的测试性大纲，分别是1995年颁布的GJB2547装备测试性大纲以及1997年颁布的HB7503测试性预计程序。
（3）产品的测试性组成产品的测试性组成1.产品的固有测试；2.产品外部测试。
二、可测试性设计要求二、可测试性设计要求在尽可能少地增加硬件和软件的基础上，以最少的费用使产品获得所需的测试能力，简便、迅速、准确地实现检测和诊断。
89三、测试方案三、测试方案测试方案是产品测试总的设想，它指明产品中哪些部分需要测试、何时测试（连续或定期）、何地测试（现场或车间，或者哪个维修级别）以及所用的测试手段。
1.测试种类2.测试设备的分类3.测试方案的组成2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器四、可测试性设计的优缺点优点提高故障检测的覆盖率；缩短仪器的测试时间；可以对仪器进行层次化的逐级测试；降低仪器的维护费用。
可测试性设计缺点额外的软/硬件成本；系统设计时间增加。
117.2固有测试性总体设计与通用设计准则固有测试性总体设计与通用设计准则l固有测试性：
是指仅取决于产品硬件设计，不依赖于测试激励和响应数据的测试性。
它包括功能和结构的合理划分、测试可控性和可观测性、初始化、元器件选用以及与测试设备兼容性等，即在系统和设备硬件设计上要保证其有方便测试的特性。
它既支持机内测试（BIT），也支持外部测试,是满足测试性要求的基础。
因此在测试性设计中，应尽早进行固有测试性的分析与设计，避免返工和浪费。
12一、固有测试性总体设计一、固有测试性总体设计l模块划分l功能和结构设计l元器件选择131.电子功能结构设计2.电子功能划分3.模拟电路设计4.大规模集成电路、超大规模集成电路和微处理器设计5.数字电路设计6.测试点设计7.传感器电路设计9.指示器10.连接器设计11.兼容性设计二、通用设计准则二、通用设计准则147.3机机内测试技术内测试技术-BIT（BuiltINTest）uBIT简介简介u常规常规BIT技术技术u智能智能BIT技术技术15一、一、BIT简介简介BITBIT的由来的由来：
传统的测试主要是利用外部的测试仪器对被测设备进行测试；所需测试设备费用高、种类多、操作复杂、人员培训困难，而且只能离线检测；随着复杂系统维修性要求的提高，迫切需要复杂系统本身具备检测、隔离故障的能力以缩短维修时间；BIT在测试研究当中占据了越来越重要的地位，成为维护性、测试性领域的重要研究内容；在测试性研究中，BIT技术应用范围越来越广，正发挥着越来越重要的作用。
16一、一、BIT简介简介BITBIT的定义的定义BIT是指系统、设备内部提供的检测、隔离故障的自动测试能力。
系统主装备不用外部测试设备就能完成对系统、分系统或设备的功能检查、故障诊断与隔离以及性能测试，它是联机检测技术的新发展。
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（1）提高系统的诊断能力
（2）简化设备维护（3）降低总体费用2.BIT技术的作用技术的作用18二、常规二、常规BITBIT技术技术
（一）通用BIT技术1.BIT通用设计性设计准则2.BIT测试点的选择与配置3.余度余度BIT技术技术4.环绕环绕BIT技术技术19
（二）数字
（二）数字BITBIT技术技术板内板内ROM式式BIT微处理器微处理器BIT微诊断法微诊断法内置逻辑块观察法内置逻辑块观察法边界扫描边界扫描BIT20
（二）数字
（二）数字BITBIT2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器u板内板内ROM式式BIT板内只读存储器（onboardROM）实现的机内测试是一种由硬件和固件实现的非并行式BIT技术。
该技术包括：
将存储在ROM中的测试模式施加到被测电路CUT中，然后将CUT的响应与期望的正常响应GMR对比，据此给出测试“通过/不通过（GO/NOGO）”输出信号。
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（二）数字
（二）数字BITBIT2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器u微处理器微处理器BIT微处理器BIT是使用功能故障模型来实现的，该模型可以对微处理器进行全面有效的测试。
该方法可能会需要额外的测试程序存储器。
此外，由于被测电路的类型不同，还可能需要使用外部测试模块。
该外部测试模块是一个由中央处理单元CPU控制的电路，用于控制和初始化位于微处理器模块内的外围控制器件。
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（二）数字BITBIT2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器u微诊断法微诊断法微诊断法是一种在微代码级别上进行微程序设计实现的诊断BIT技术。
与运行在RAM或者ROM中的应用软件级别的BIT相比，该BIT不需要硬件增强途径，仅在代码级别执行就可以对硬件和软件进行测试。
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（二）数字
（二）数字BITBIT内置逻辑块观察法内置逻辑块观察法2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器内置逻辑块观察器（BILBO）是一个多功能电路，通过2个工作方式控制位可以实现4种不同的功能配置：
锁存器移位寄存器多输入信号特征寄存器（MISR）或者伪随机模式发生器（PRPG）；复位BILBO作为测试复杂数字电路的有效方法，通过使用伪随机模式发生器PRPG和多输入信号特征寄存器MISR,BILBO,可以进行信号特征分析。
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（二）
（二）数字数字BITBIT2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器l边界扫描测试技术边界扫描测试技术边界扫描技术是一种扩展的BIT技术。
它在测试时不需要其他的辅助电路，不仅可以测试芯片或者PCB的逻辑功能，还可以测试IC之间或者PCB之间的连接是否存在故障。
边界扫描技术已经成为VLSI芯片可测性设计的主流，IEEE也已于1990年确定了有关的标准，即IEEE1149.1。
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（二）
（二）数字数字BITBIT2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器l边界扫描测试技术实现边界扫描测试技术实现26（三）模拟（三）模拟BITBIT2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器l比较器比较器BITBIT在硬件设计中加入比较器，可以很容易地实现多种不同功能的BIT电路。
通常都是将激励施加到被测电路CUT上，然后将CUT的输出连同参考信号送入比较器中；CUT的输出与参考信号进行比较之后，比较器输出通过不通过信号。
在某些应用中，CUT的输出必须经过额外的信号处理电路进行处理之后才能接到比较器上。
27（三）模拟（三）模拟BITBIT2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器l电压求和电压求和BITBIT电压求和是一种并行模拟BIT技术。
它使用运算放大器将多个电压电平叠加起来，然后将求和结果反馈到窗口比较器并与参考信号相比较，再根据比较器的输出生成通过不通过信号。
这种技术特别适用于监测一组电源的供电电压。
28三三智能智能BIT技术技术2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器常规常规BITBIT技术有以下两个方面问题技术有以下两个方面问题：
功能相对简单，诊断技术单一，功能相对简单，诊断技术单一，诊断能力差；诊断能力差；虚警率高；虚警率高；智能智能BIT主要研究内容主要研究内容BIT智能设计BIT智能检测BIT智能诊断BIT智能决策297.4可测试性可测试性设计实例设计实例2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器一、一、RAM测试设计测试设计307.4可测试性可测试性设计实例设计实例2022年年11月月10日日电子信息与自动化学院电子信息与自动化学院智能仪器智能仪器二、二、A/D与与D/A测试测试
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