一种高性能产品功能质量测试平台的设计

霍淑珍

（天津职业大学，天津 300402）

1 引 言

在现代电子产品的生产中，普遍采用了SMT、回流焊等自动化生产技术。这些技术虽然已经非常成熟，但是由于本身的精度限制，在生产过程中不可避免的会使得一些元器件的焊接出现问题，从而影响产品的质量。如何及时有效地分拣出这些缺陷的产品，对于保证消费者利益和提高满意度起着至关重要的作用。所以在许多现代化加工制造企业中使用了相当多的测试设备，如在线测试（ICT）、自动光学检测（AOI）、X光射线检测（5DX）等。经过这些设备测试之后，通常还进行产品的功能测试，所谓功能测试是指模拟产品使用，对产品的功能进行自动测试。由于电子产品的功能不同，需要对不同的产品使用不同的设备进行设计。为了使所设计的系统架构可以应用于多种产品功能测试中，该文提供了一种用于汽车娱乐产品的测试系统，在此基础上，可以构建其他类似的产品测试平台。

2 系统硬件组成

如上所述，产品的功能测试应根据产品的功能需求构建不同的测试系统。该文所测试的产品为车载娱乐通讯系统，其组成如图1所示，产品使用了Freescale公司的高性能微处理器iMX31，内部安装Windows CE系统，能够将插入USB接口的U盘中多种各式的多媒体文件高保真播放，信噪比大于86dB。通过产品蓝牙系统，能够与手机相连接，实现免提通话。CAN总线将系统与车载其他模块相联接，用来监测模块的故障信息。在产品测试过程中，通过CAN总线向模块发送命令，使其进入相应的状态。

从系统的组成结构可以看出，测试系统要实现的功能有：

（1）模拟按键输入。系统按键通过采样SW+和SW-之间的电阻值实现不同的按键，当不同阻值的电阻接入后，与内部电路电阻的分电压采样值不同从而实现了不同的按键输入。不同电阻的接入控制，需要通过继电器的开关动作实现电阻的接入与断开。

（2）输入输出I/O的测试。系统的输入输出是该模块与汽车中其他模块开关量的接口，电路如图2所示。输入量通过继电器将输入接到或断开电源实现输入动作。输出管脚通过上拉电阻上拉到电源，通过上位机发送命令给待测产品控制MOS管的通断，同时测量产品端口处的电压判断器件的好坏。

（3）电源管理的测试。电源管理影响着整个系统的用电水平，产品应用时始终与蓄电池相联，在睡眠时的电流对于汽车蓄电池的电量消耗非常重要。所以该电流的测试要求精确。测试睡眠时，上位机发送命令给待测产品使其进入睡眠状态，通过高精度电流表测试睡眠电流。

（4）音频输入输出的测试。系统的音频测试通过向音频输入端输入不同频率的正弦波，通过Codec系统经iMX31还回之后从音频输出通道输出。通过测量输出端正弦波的幅值、频率、信噪比、谐波失真等参数检查音频电路是否存在问题。

（5）蓝牙系统的测试。蓝牙系统是产品功能的重要组成部分，需要测试蓝牙标准规范的大部分参数。通常包括功率、误码率、调制频率等。

通过以上功能的简介及测试要求，选择了美国国家仪器公司的PXI系统[1]、N2569继电器卡及N2575多通道卡。PXI是继VXI之后推出的新一代测试规范，满足该规范的板卡插入PXI机箱内，可以灵活的构建各种不同结构的测试系统。万用表选择同样遵循PXI标准的N4070 DMM，精确度达到6.5位。系统的电源采用安捷伦公司的N6700，其具有4路独立程控输出通道，能够精确地控制并监视系统的上电过程。音频测试采用美国AP公司的ATS-2音频测试仪器，该测试仪专为音频测试设计，能够分析数字模拟等音频信号，也能够分析SPDIF音频信号。蓝牙测试采用Agilent公司的N4010A，该设备能够测试蓝牙规范1.0和2.0的全部参数，测试精度高速度快且具有多种通讯方式，如GPIB、网口、USB等可以方便的实现远程控制[2-4]。所有仪器设备通过上位机控制，其系统结构如图3所示。

图3 系统结构图

3 系统软件设计

LabWindows/CVI是美国NI公司推出的一种当今最流行的虚拟仪器软件开发工具[5-7]，是理想的虚拟仪器软件开发环境，可以方便地开发出人机交互界面。许多测试仪器都提供了用于该环境的虚拟仪器面板，可以方便地控制设备[8]。软件首先读取系统的配置文件，包括本台测试系统的信息、控制服务器的地址、端口号、通讯方式、每个线程的窗口显示位置、条码的输入方式、系统需要测试的产品型号及信息等。这样在系统出现变化时，只需要调整配置文件即可。然后系统初始化各个仪器设备，得到控制设备的句柄，在以后的查询及控制中使用各个设备的句柄操作。读取当前缺省产品型号的测试项上下限文件，上下限文件包括所有测试项的名称、编号、上限值、下限值、单位等。当测量结果不在上下限范围时，产品测试失败，并且根据配置判断是否停止测试，这样可以很容易地调整限值，使得测试项目调整方便。系统中创建两个线程，每个线程独立工作，具有单独的继电器卡、多路开关卡、万用表，共用价格昂贵的蓝牙测试仪及音频分析仪。当第一个线程使用蓝牙测试仪时，第二个线程进行音频性能的测试。这样充分利用了测试资源，节省了测试时间。当产品标签输入后，将产品放入夹具，系统自动检测到产品存在，询问控制服务器该产品的生产流程是否到达本测试站，如果可以测试则开始测试，否则显示测试路径失败信息。测试完成后，将数据写入数据库，显示测试结果。并向控制服务器报告测试状态，控制服务器更新该产品的路径信息，然后测试系统等待新的条码输入。软件的程序流程如图4所示，线程2的流程图同线程1。

4 测试结果

该系统应用以来，测试结果一致性好，长期运行稳定。图5为产品测试交流音频信号幅值时的情况。图6为蓝牙频率信号测量情况。随机选择了313个不同产品可以看到测试结果的方差很小。对同一产品进行多次重复测试，测试结果基本相同，重复性好。使用Minitab进行MSA分析可以看出系统的测试结果十分可靠，选择了产品的其中一项进行分析，结果如图7所示。

5 结束语

采用多种先进的测试设备组成了测试系统，开发了系统的测试软件，测试系统运行正常，在生产过程中能够及时找出产品中的次品，对于提高产品质量起着重要的作用。

[1] 吴 腾.基于PXI总线技术的虚拟仪器在信息化设备检测系统中的设计研究[J].广东通信技术，2008（11）：64-68.

[2] 鲁昌华，王光春，刘 春.GPIB自动测试系统的同步方法[J].电测与仪表，2000（10）：8-11.

[3] 雷 雨.基于GPIB总线的接口模块的研究[J].西华大学学报：自然科学版，2006，25（4）：95-97.

[4] 冯高辉，马瑞平，尹志勇，等.USB接口的虚拟仪器设计与实现[J].国外电子元器件，2007（6）：27-30.

[5] 方陆军，杨 君，卓 放，等.CVI虚拟仪器技术在计算机控制实验中的应用[J].现代电子技术，2004（2）：21-24.

[6] 姜守达，吴昌盛，孙 震.LabWindowsC/VI多线程机制在数据采集中的应用 [J].自动化技术与应用，2004（8）：56-57.

[7] 李 海，武小栋.LabWindows/CVI在半实物分布式仿真系统中的应用[J].电子技术应用，2005（4）：27-28.

[8] 白凤山，铁 勇.多功能虚拟示波器的研究与实现[J].电测与仪表，2001（4）：36-38.