Общеизвестно, что одна из современных тенденций развития электронной промышленности состоит в наращивании функциональности электронных устройств с одновременным уменьшением их габаритных размеров. Это требует массового применения новых технологий, основанных на использовании SMD радиокомпонентов, интегральных микросхем, микропроцессорных программируемых систем, что, в свою очередь, ведет к необходимости контроля огромного количества электрических связей и параметров изделия. С другой стороны, жизнеспособность изделий радиоэлектроники в условиях жесткой рыночной конкуренции определяется не только их функциональностью, эргономикой и дизайном, но и затратами на производство. Не секрет, что применение «ручных» методов настройки и тестирования при средне- и крупносерийном производстве не только экономически невыгодно из-за высокой себестоимости, но и не может обеспечить требуемого качества продукции. В связи с этим проблема автоматизации настройки и тестирования приобретает актуальность на самых ранних стадиях разработки современного электронного устройства и выходит на первый план на этапе подготовки его к производству.

Фирма «Радиокоммуникационные системы» не стала исключением среди предприятий, разрабатывающих и выпускающих радиоэлектронную продукцию. С освоением новых технологоемких изделий проблема автоматизации процессов настройки и тестирования приобрела особую остроту. Но, чтобы не сталкиваться с этой проблемой каждый раз заново при разработке новых изделий, решено было создать универсальную аппаратно-программную тестирующую систему с гибкой структурой, позволяющей легко адаптировать ее под новые разработки.

Архитектура и функциональный состав тестирующего комплекса

Универсальный тестирующий комплекс UniTester (MTE UT-XX) представляет собой программируемую открытую систему с наращиваемой модульной архитектурой. Комплекс предназначен для автоматизации контроля параметров сложных радиоэлектронных устройств в процессе их настройки, а также при полном выходном тестировании на завершающем этапе производства. Применение комплекса позволяет не только в несколько раз повысить производительность работы настройщиков радиоаппаратуры и контролеров ОТК, но и исключить влияние так называемого «человеческого» фактора на качество выпускаемой продукции. Упрощенная структурная схема комплекса показана на рис. 1.

Рис. 1. Упрощенная структурная схема тестирующего комплекса

Основу комплекса составляет тестовая платформа MTE UT, которая обеспечивает:

• открытость системы за счет формирования интерфейсов для подключения функциональных субмодулей, внешнего измерительного оборудования (например, RF-тестера HP8920B, GSM-тестера HP8922M, CDMA-тестера HP8924C) и персонального компьютера;
• коммутацию измерительных каналов для подачи тестовых сигналов и контроля параметров на требуемых участках схемы тестируемого устройства;
• формирование зондирующих сигналов звуковой частоты, измерение постоянных токов и напряжений, а также действующих и пиковых значений сигналов;
• подачу питающих напряжений на функциональные субмодули и тестируемое устройство.

Тестовая платформа имеет отдельный корпус с интерфейсными разъемами для подключения внешних устройств и выключателем общего питания. Для подсоединения функциональных субмодулей, собранных на отдельных платах и представляющих собой законченные устройства, предусмотрены слоты расширения. Работоспособность модуля обеспечивается микроконтроллером со специально разработанным встроенным ПО. На плате тестовой платформы также реализованы: 

• синтезатор сигнала звуковых частот (диапазон частот 0 – 20 кГц, действующее значение выходного напряжения 10 мВ – 1 В, метод – DDS),
• измеритель постоянного напряжения (до 12,5 В без дополнительного делителя),
• измеритель постоянного тока (до 3 А),
• детекторы действующего (60 мВ – 1,5 В) и пикового (60 мВ – 700 мВ) уровня сигнала, 
• логарифмический ВЧ детектор с динамическим диапазоном 60 дБ; 
• два программно управляемых источника питания (1,5 – 14 В, I макс = 800 мА).

Непосредственно на корпус тестовой платформы устанавливается и крепится с помощью электромагнитных зацепов сменная тестовая панель MTU ZB. Электромагнитное управление фиксирующими зацепами позволяет при необходимости легко и быстро заменить сменную панель, используя одну и ту же тестовую платформу для тестирования различных устройств. Электрическое соединение панели с тестовой платформой обеспечивается прижимными контактами, рассчитанными на десятки тысяч подключений.

Сменная тестовая панель – это та часть тестирующего комплекса, которая позволяет адаптировать его под конкретное изделие или плату. Она обеспечивает доступ к требуемым контрольным точкам, входам и выходам тестируемого изделия за счет применения так называемого «поля контактов». Естественно, что для этого еще на этапе проектирования изделия должна быть продумана методология контроля, и предусмотрены контактные площадки для тестирования. При необходимости сменная панель может быть оснащена дополнительными разъемами для подключения внешних измерительных приборов. На рис. 2 показана для примера тестовая платформа с установленной сменной панелью, предназначенной для тестирования платы радиотелефонной трубки.

Рис. 2. Тестовая платформа со сменной соединительной панелью, предназначенной для
тестирования платы радиотелефонной трубки

Тестируемая плата находится в поднятом состоянии, и под ней хорошо видны игольчатые прижимные контакты, создающие контактное поле (см. рис. 3).

Рис. 3. Поле контактов на сменной панели для тестирования платы радиотелефонной трубки

На рисунке 4 тестируемая плата установлена в рабочее положение.

Рис. 4. Тестовая платформа со сменной панелью и установленной в рабочее положение
тестируемой платой радиотелефонной трубки

На рисунках 5 и 6 также для примера показана сменная панель, предназначенная для тестирования платы базового блока радиотелефона, и соответствующее поле контактов. 

Рис. 5. Тестовая платформа со сменной панелью, предназначенной для тестирования
платы радиотелефона

Рис. 6. Поле контактов на сменной панели, предназначенной для тестирования платы
базового блока радиотелефона

В зависимости от типа тестируемого устройства сменная панель и контактное поле могут иметь более сложную конструкцию. Так, например, при настройке и тестировании плат высокочастотных устройств нельзя не учитывать влияние внутренних металлических поверхностей корпуса, поэтому посадочное место должно иметь металлические экраны, форма которых повторяет форму корпуса. На рисунке 7 показана сменная панель, предназначенная для настройки и контроля параметров радиочастотного модуля радиотрубки (верхняя крышка сменной панели снята).

Рис. 7. Сменная соединительная панель, предназначенная для настройки и тестирования
платы радиочастотного модуля (верхняя крышка панели снята)

На рисунке 8 посадочное место платы с прижимными контактами и нижним металлическим экраном показано более детально.

Рис. 8. Посадочное место платы радиочастотного модуля

На рисунке 9 показана панель в сборе с установленной платой РЧ модуля.

Рис. 9. Сменная панель, предназначенная для настройки РЧ модуля, с установленной
платой модуля

Если в состав тестируемого устройства входит управляющий микропроцессор, то, как правило, перед настройкой или тестированием такого устройства в память процессора необходимо «зашить» программное обеспечение. Для защиты программного кода от несанкционированного считывания в современных процессорах используется метод пережигания специально встроенных для этой цели защитных перемычек. Тестирующий комплекс позволяет объединить процедуру «прошивки» в единый технологический цикл с настройкой и тестированием. Для этого в состав комплекса включен модуль программирования с функцией пережигания защитных перемычек (Fuse delete). Этот модуль построен на основе собственного микроконтроллера, который при поступлении внешней команды обеспечивает загрузку хранящегося в его памяти программного кода по интерфейсу JTAG в процессор установленного на сменную панель устройства. Модуль программирования вставляется в специальный держатель сменной панели тестирующего комплекса. Конструкция держателя, с одной стороны, обеспечивает возможность быстрого отключения и извлечения модуля, с другой – защиту модуля от случайной замены.

Субмодули, входящие в состав тестирующего комплекса, собраны на отдельных платах и представляют собой функционально законченные устройства, которые могут устанавливаться непосредственно на плату тестовой платформы через слоты расширения или подключаться к ней с помощью кабеля. При внешнем кабельном подключении функциональные субмодули устанавливаются в собственные корпуса. К примеру, для тестирования устройств, которые по своему назначению должны подключаться к абонентской линии АТС (базовый блок радиотелефона, например) в составе комплекса может использоваться субмодуль, формирующий интерфейс стандартной телефонной линии (SLIC). Если же тестируемое устройство имеет разъем для подключения абонентского телефонного оборудования, то для контроля параметров стыка в составе тестирующего комплекса используется субмодуль, обеспечивающий имитацию абонентского интерфейса (см. рис. 10 и 11).

Рис. 10. Субмодуль имитатора абонентского интерфейса (DAA)

Рис. 11. Субмодуль имитатора интерфейса телефонной линии (SLIC)

В том случае если тестирующий комплекс используется для настройки и контроля параметров радиочастотных модулей, в его состав входит субмодуль загрузки РЧ констант, обеспечивающий возможность перестройки РЧ модуля по частотным каналам в соответствии с программой настройки или тестирования.

Для измерения специальных параметров в состав тестирующего комплекса могут вводиться промышленно выпускаемые измерительные приборы и оборудование, например, измеритель коэффициента нелинейных искажений С6-11 или универсальный прибор RF Communications Test Set HP8920 компании «Agilent» («Hewlett Packard»).
Управление тестирующим комплексом может осуществляться двумя способами - с помощью персонального компьютера или же с помощью специального разработанного для этих целей модуля индикации и клавиатуры (см. рис. 12).

Рис. 12. Модуль индикации и клавиатуры

Модуль индикации и клавиатуры за счет встроенного программного обеспечения поддерживает оригинальную среду программирования, которая позволяет простыми средствами с помощью любого текстового редактора создать так называемое «командное приложение», формирующее комфортное экранное меню для управления тестирующим оборудованием и тестируемым устройством, а также обеспечивающее отображение результатов измерения на ЖК-дисплее. «Командные приложения», созданные для различных тестируемых устройств, могут храниться на поддерживаемой модулем флеш-карте памяти (Smart Media Card) и при необходимости загружаться в «оперативную» память модуля.

Принципы программного управления тестирующим комплексом

Каждый из модулей и субмодулей тестирующего комплекса благодаря наличию микроконтроллера со встроенным программным обеспечением, поддерживает специализированную систему команд управления. Для идентификации модулей и субмодулей при программном управлении каждому из них присвоен уникальный адрес. Последовательное выполнение команд структурными элементами тестирующей системы обеспечивает установку требуемых режимов работы тестируемого устройства, коммутацию каналов измерения, а также управление внешними измерительными приборами и оборудованием.

Упрощенное описание процесса автоматизированного тестирования выглядит следующим образом:

•  Созданный в соответствии с алгоритмом тестирования командный файл с управляющего ПК с помощью терминальной программы передается тестирующему комплексу. 
•  Пошаговое выполнение командного файла обеспечивает установку требуемых режимов измерения и возвращение результатов тестирования терминальной программе.
• После завершения теста результаты измерений обрабатываются специальным ПО и выводятся на экран монитора в виде «листа-отчета», в котором значения, выходящие за пределы допусков, выделяются цветом. При необходимости протокол тестирования можно распечатать или сохранить в отдельном файле на винчестере ПК. Пример фрагмента протокола тестирования приведен на рисунке 13.

Рис. 13. Фрагмент протокола тестирования параметров радиотелефонной трубки

Естественно, что написание командного файла выполняется на этапе отладки процедуры тестирования. Задачей же оператора является только смена тестируемых устройств, своевременный запуск соответствующих процедур тестирования и проверка электронных протоколов.


Создатели тестирующего комплекса пытались максимально «упростить жизнь» не только настройщикам и контролерам ОТК, эксплуатирующим оборудование, но и разработчикам так называемого «прикладного ПО». Для подготовки нового «прикладного ПО» не требуется знание каких-либо специальных языков программирования и установка на ПК специализированного программного обеспечения. Командный файл можно создать в любом текстовом редакторе, зная только систему команд структурных элементов тестирующего комплекса и методику измерения требуемых параметров контролируемого изделия. Для формирования командного файла рекомендуется использовать текстовый редактор «Блокнот» из стандартного пакета приложений Windows. Автоматизированную обработку результатов тестирования и формирование «листа-отчета» несложно осуществить средствами программы Microsoft Excel из общеизвестного пакета Microsoft Office. Для упрощения этой задачи в среде Microsoft Excel с использованием программных средств Windows разработан шаблон формирователя отчета (Report Maker). Используя описание программы Report Maker, легко адаптировать ее для обработки результатов теста конкретного изделия.

Полное тестирование параметров, как правило, применяется при выходном контроле изделия в ОТК. На этапе настройки в большинстве случаев требуется пошаговая проверка настраиваемых параметров с возможностью многократного повторного измерения любого из них. Применение в этом случае полного теста для контроля изменения лишь одного настраиваемого параметра ведет к нерациональному использованию рабочего времени. Разработчики комплекса предлагают два варианта пошагового тестирования. Первый основан на создании коротких командных файлов для каждого из настраиваемых параметров. В случае необходимости эти файлы можно запускать повторно необходимое количество раз. Все это реализовано в виде компьютерного приложения с удобным графическим интерфейсом. Второй способ позволяет заменить управляющий ПК модулем индикации и клавиатуры. Модуль индикации и клавиатуры за счет специального встроенного ПО дает возможность сформировать наиболее рациональное для данного изделия меню команд, позволяющее выбирать и запускать процедуры измерения требуемых параметров, оперативно изменяя условия измерения и наблюдая результаты на ЖК-дисплее.

Заключение

Как показала практика, внедрение тестирующего комплекса на производстве значительно повысило эффективность работы настройщиков и контролеров ОТК. Например, производительность труда при замене «ручного» способа тестирования РЧ модулей в ОТК на автоматизированный возросла в 4 – 5 раз. При этом значительно снизились требования к квалификационному уровню сотрудников, выполняющих тестирование, и одновременно повысилось качество контроля. Это позволило получить дополнительный экономический эффект. Рабочее место для тестирования РЧ модулей показано на рис. 14.

Рис. 14. Рабочее место для тестирования РЧ модулей

 

Универсальный тестирующий комплекс UniTester (MTE UT) представляет собой программируемую открытую систему с наращиваемой модульной архитектурой. Комплекс предназначен для автоматизации контроля параметров сложных радиоэлектронных устройств в процессе их настройки, а также при полном выходном тестировании на завершающем этапе производства. Применение комплекса позволяет не только в несколько раз повысить производительность работы настройщиков радиоаппаратуры и контролеров ОТК, но и исключить влияние так называемого «человеческого» фактора на качество выпускаемой продукции.

	Документация
	Универсальный тестирующий комплекс MTE UT-XX (PDF; 1.32 MБ)

Продажа Сервис