基于MC9S08AW32处理器的功能测试系统设计

李 月，陈天华

（北京工商大学 计算机与信息工程学院，北京 100048）

0 引言

信息技术是当今发展最为迅猛的基础产业，电子信息产品质量是现代电子工业生存和发展的关键，而产品质量是要靠完善的测试设备来保证的。尽管各种测试技术层出不穷，功能测试依然是保证产品到最终应用环境立刻就能工作的必不可少的手段。在一般的设计理念中，功能测试设备都是给产品量身定做的，一台设备往往只测试一种产品，这样的设备相对比较稳定，单价也比较低廉。但是在生产车间，就会占用大量的空间来摆放这些大大小小功能各异的测试设备，而产品线切换的时候，也需要把这些设备搬上搬下，很不方便。

为了有效解决这类问题，本文提出了一种基于MC9S08AW32处理器,并通过RS-485总线实现功能测试系统的设计方法。该设计方案不仅可以简化手动测试的操作过程，提高了工作效率，而且测试系统稳定性好，性价比高，在保证完成功能测试的基础上又具有较大的通用性和较强的可扩展性，便于在线调试与系统维护。

1 系统结构设计

本功能测试系统是一套标准化测试仪器，从生产的角度来说，对于不同产品的测试，只要更换测试工装即可轻松切换，节约了大量的时间与空间。测试时，使用者只需了解被测电路的基本原理，就可利用若干简单的测试命令建立测试指令表，轻松地完成测试任务。

整个测试系统由PC上位机、RS-232转RS-485转换器、核心控制器、矩阵式继电器阵列和总线组成。在功能测试系统的开发中，采用RS-485通讯方式和总线结构，上位机通过通信发送指令到核心驱动器，利用多通道控制器控制继电器阵列的动作，灵活配置输入／输出端口，将测试资源和被测单元(UUT)的信号连接到总线上，实现信号间互通。系统结构如图1所示。

图1 系统结构框图

2 核心控制器硬件设计

核心控制器包括MCU、RS-485通信模块、多通道选择模块、自检模块、拨码电路和相应的单片机外围电路。其主要功能是响应用户的操作，发送上位机指令控制继电器做出相应的动作。

MCU使用的是飞思卡尔 MC9S08AW32处理器。处理器是8位HCS08系列中央处理器，采用44 LQFP封装芯片，有8路ADC通道，6个KBI端口，34个I/O引脚和一个4通道timer。以MC9S08AW32为核心的功能测试系统能够在- 40℃～85℃范围内正常工作，具有高可靠性和低能耗的特点。

拨码电路是用来设置核心控制器地址的电路。每个拨码的引脚与单片机的PA 口的8个引脚相连，单片机初始化的时候读取PA口信息，存入地址变量。当测试系统要用到多个控制器时，通过拨码电路给他们设置不同的设备地址，以便PC机能够方便准确的控制下面的每一个控制器。

2.1 RS- 485通信模块

RS-485部分采用MAX485E的芯片，用I /O引脚DE、/RE控制芯片的收发，引脚分别上拉和下拉，确保其非工作时间的状态为关闭。接收和发送分别接单片机的串口收发引脚。RS- 485 通信模块如图2所示。

图2 RS-485通信模块

图3 数据通道选择模块

2.2 数据通道选择模块

在测试系统中，数据通道选择模块的主要任务是通过检测MC9S08AW32的I/O端口的信号来控制继电器矩阵动作。通道选择电路由4-16译码器HCC4067BF模拟开关组成。4067是16选1的模拟开关，可以发送使能信号，完成对16个锁存器的选择。测试系统使用双向传输开关SN74HC245C，用于控制数据的传输方向。SN74HC573N受通道选择电路控制，对信号进行锁存。达林顿管阵列ULN2803A用于驱动继电器以保证正常工作。数据通道选择模块如图3所示。

2.3 自检模块

自检模块使用八路模拟开关CD4051B选择通道与总线相连，由单片机发送信号进行自检，判断矩阵式继电器阵列是否正常。自检模块如图4所示。

3 软件设计

在软件设计时，核心控制器软件采用模块化结构和子程序嵌套技术，可节省内存，便于程序的编制、修改、扩充和调试。通讯协议波特率为38400，无校验位，8个数据位，1个停止位。通信采用主-从方式，主设备为上位机PC，从设备为核心控制器软件。主机地址设定为80H，从机地址设定从01H到7FH。测试系统测试指令由包头、目标地址、指令长度、本机地址、控制模式、数据信息、报错信息和校验码（CRC16）组成。

图4 自检模块

核心控制器上电或复位后即进入主程序，首先进行系统初始化工作，包括时钟初始化、、I/O端口初始化、定时器初始化、RS-485通信模块初始化等，然后使能串口接收并开接收中断。软件程序流程图如图5所示。接收数据的方式采用的是中断方式。当总线上有数据时，会触发外部中断即IRQ中断，在IRQ 中断时，读取串口数据，并进行CRC校验。如果正确，则发送RS-485通讯指令，将数据存入缓存并置位改缓冲单元标志位。核心控制器根据通讯指令控制相应数据通道和缓冲器的动作。在数据发送结束后，SCI状态寄存器会置为高电平状态，以此来判断发送完成。接收中断流程图如图6所示。

图5 软件程序流程图

图6 接收中断流程图

上位机软件是本系统的神经中枢，采用VB6.0编写。软件通过完善的测试命令用于人机交互，另外通过制定通信协议控制测试系统。用户通过上位机软件设定测试项目，向核心控制器发送测试命令，接收下位机上传的测试数据并对数据进行分析得出测试结论。测试系统软件界面设计如图7所示。

图7 测试系统软件界面设计

4 结束语

测试系统采用总线结构设计思想，借助于矩阵继电器的灵活配置的特点，不需要改动任何硬件，仅需在软件上重新设置，就可以实现多测试点和多路测试资源的信号互通，使得测试系统具有较大的灵活性和较强的可扩展性。系统稳定性好，可靠性高，已投入到实际生产线中，完全能够达到客户要求。

[1]吴平峰, 代宣军.PCB测试技术的介绍[J].现代机械,2009, (4): 90-93.

[2]段波.基于RS-485、1-Wire总线的远程多点温度采集系统解决方案[J].制造业自动化, 2010, (2): 43-45.

[3]张礼勇, 刘思久, 江明, 张继, 顾耕.PCB功能测试系统的设计与实现[J].黑龙江科技信息, 2010, (26): 40-41.

[4]武彤.SMT工艺物料上站辅助系统[J].制造业自动化,2011, (2): 150-153.

[5]张明珠, 王艳红.继电器矩阵在PCB功能测试中的应用[J].煤炭工程, 2011, (1): 114-116.

[6]王冰, 胡志超, 汤宏群.PCB钻床超高速电主轴特点及关键技术分析[J].机床与液压, 2011, (17): 42-47.

[7]吴剑锋, 王蕾, 李建清, 于忠洲.一种阵列式小尺寸温度传感装置[J].传感技术学报, 2011, (11): 1649-1652.

[8]韩慧.基于RS-485总线的温室环境监测系统[J].仪表技术与传感器, 2012, (3): 60-61.