自动测试系统第三讲1

自动测试系统（3）AutomaticTestSystem

(ATS)

AutomaticTestSystem1自动测试系统第三讲计算机辅助测试（CAT）3.1计算机辅助测试的作用3.2

CAT系统典型组成3.3CAT基本模型3.4CAT系统体系结构3.5CAT的发展3.6微机自动检测2自动测试系统3.1计算机辅助测试的作用（1）什么是计算机辅助测试(CAT)（ComputerAidedTest）用计算机及其外部设备取代人的动作、感觉功能和人的思维功能所进行的测试。3自动测试系统3.1计算机辅助测试的作用（2）计算机在测试过程的作用(a)控制测试过程；(b)激励、产生可编程激励信号；(c)数据处理，对响应信号进行各种数字逻辑运算，作出判决和估值；(d)输出测试结果；(e)管理；(f)监控报警。4自动测试系统3.1计算机辅助测试的作用（3）CAT的优点CAT的突出优点是具有软功能：用软资源提高了测试的准确性、可靠性、经济性，且投资小、收效大，性能价格比好；此外，系统总逻辑由软逻辑和硬逻辑组成，具有柔性，特别适用于小批量、多品种产品的测试。5自动测试系统3.2CAT系统典型组成CAT系统的主要组成有四个子系统： (1)硬输入子系统 (2)硬输出子系统 (3)软输入子系统 (4)软输出子系统6自动测试系统3.2CAT系统典型组成中央处理器CPURAMROM接口A/DA/AP/AP转换器硬输入子系统7自动测试系统3.2CAT系统典型组成中央处理器CPU接口接口RAMROMA/DA/AP/AP转换器D/AA/AA/P硬输出子系统8自动测试系统3.2CAT系统典型组成中央处理器CPU接口接口接口RAMROMA/DA/AP/AP转换器D/AA/AA/PI软信息软输入子系统9自动测试系统3.2CAT系统典型组成中央处理器CPU接口接口接口接口RAMROMA/DA/AP/AP转换器D/AA/AA/PIO软信息软信息软输出子系统10自动测试系统3.2CAT系统典型组成CAT软件包括程序和数据。（a）CAT程序CAT程序一般由主程序和各种子程序组成。子程序有：①数据采集输入子程序；②数据处理、分析、判断子程序；③测试结果输出子程序；④容错子程序；⑤应急情况报警、处置子程序；⑥自检子程序。11自动测试系统CAT的程序结构示意图

主程序①数据采集输入②数据处理、分析、判断③测试结果输出④容错或错误处理⑤应急情况报警、处置⑥自检12自动测试系统3.2CAT系统典型组成（b）CAT的数据CAT系统中常用数据有：①测试数据；②数据处理中间数据；③测试结果数据；④数据处理用原始数据。如自动修正数据，系数对照表、各种常数等。各种数据均应选用一定的数据结构。CAT常用数据结构有线性结构、树状结构、关系数据结构等。数据结构对程序有重要影响。数据量大、使用频繁时，可建立数据库进行管理。13自动测试系统3.2CAT基本模型CAT有多种测试任务，基本的数学模型可归纳为三类：

X

CAT的基本模型

U

Y

14自动测试系统3.2CAT基本模型第一类：式中X表示被测状态矩阵；U表示激励矩阵；Y表示响应矩阵。根据激励矩阵U和响应矩阵Y确定被测状态矩阵X。——主要用于产品检验、参数检测、系统识别。

15自动测试系统3.2CAT基本模型第二类：式中U表示被测输入矩阵；X表示测试系统的状态矩阵；Y表示被控输出矩阵；根据输出矩阵Y和测试系统状态矩阵X确定被测输入矩阵U。——主要用于数据采集、参数监控、模式识别。

16自动测试系统3.2CAT基本模型第三类：式中：Y表示被控输出矩阵；U表示输入矩阵；X表示系统状态矩阵。根据输入矩阵U和系统状态矩阵X确定被控输出矩阵Y。——主要用于测试过程控制、可编程激励。

17自动测试系统3.2CAT基本模型以上从CAT系统的总体角度上，归纳为三种数学模型，在实际系统实现的具体细节上或局部，上述模型往往是交叉并存的。

18自动测试系统3.2CAT基本模型

激励信号产生装置被测火控计算机FCC射击诸元采集装置计算机UXY从总体看，属于第一类CAT，根据激励矩阵U和响应矩阵Y确定被测状态矩阵X。——主要用于产品检验、参数检测、系统识别。19自动测试系统3.2CAT基本模型

航路坐标产生装置被测火控计算机FCC射击诸元采集装置计算机UXY从航路坐标产生装置的局部看，属于第三类CAT，根据输入矩阵U和系统状态矩阵X确定被控输出矩阵Y。——主要用于测试过程控制、可编程激励。20自动测试系统3.2CAT基本模型

航路坐标产生装置被测火控计算机FCC射击诸元采集装置计算机UXY从射击诸元采集装置的局部看，属于第二类CAT，根据输出矩阵Y和测试系统状态矩阵X确定被测输入矩阵U。——主要用于数据采集、参数监控、模式识别。21自动测试系统3.4CAT系统体系结构

CAT系统体系结构是决定CAT系统技术设计的总体构造，包括各组件关系、功能分配、信息通过方式、输入输出方式等。根据计算机在CAT中发挥的作用程度不同，CAT大致分为两代：22自动测试系统3.4CAT系统体系结构（1）第一代CAT系统的体系结构

计算机只对激励组件进行开关控制，而不是对激励信号进行编程。计算机只对响应组件送来的响应信号进行分析处理，而不对响应组件的功能和参数进行编程。多路开关响应监控激励发生控制逻辑计算机被测组件23自动测试系统3.4CAT系统体系结构（2）第二代CAT系统的体系结构可编程开关响应监控激励发生计算机被测组件因计算机参与了检测全过程，潜在资源得到充分发挥，显著提高了系统的准确性、可靠性和通用性。24自动测试系统3.4CAT系统体系结构（2）第二代CAT系统的体系结构可编程开关响应监控激励发生计算机被测组件第二代CAT系统体系结构的特点①激励信息可编程，激励信号由软件、硬件综合形成；

②响应组件的功能和参数等可编程；③采用可编程多路开关；④软件在线使用。25自动测试系统3.4CAT系统体系结构（3）CAT系统体系结构的主要发展方向CAT系统体系结构的主要发展方向是： 分布式体系结构 内含式体系结构 小型化体系结构26自动测试系统3.4CAT系统体系结构（a）分布式体系结构

计算机激励发生No.N激励发生No.1响应监控No.1响应监控No.N主开关接口No.1UUTNo.2UUT开关接口No.2开关接口No.1多测试口CAT系统体系结构

扩展开关27自动测试系统3.4CAT系统体系结构（a）分布式体系结构

计算机多测试站CAT系统体系结构28自动测试系统3.4CAT系统体系结构（a）分布式体系结构

多计算机CAT系统体系结构（分级型）主计算机检测控制接口通信接口从机11UUT检测控制接口通信接口从机12UUT检测控制接口通信接口从机1NUUT29自动测试系统3.4CAT系统体系结构（a）分布式体系结构

多计算机CAT系统体系结构除了上述分级型，还有分散型和集成型。

分散型CAT系统包括几个独立的CAT系统。这些系统可以是单机的，也可以是多机的，各有一台主机。各主机之间可互相通信，共享软资源。在制造过程中，CAT系统与CAD，CAM，NC系统和设备，构成计算机集成型制造系统CIMS(Computer—AidedIntegratedManufactureSystem)。 30自动测试系统3.4CAT系统体系结构（b）内含式CAT体系结构内含式CAT体系结构是将CAT的部分组件包含在被测组件内部。这主要用于一些结构复杂的被测组件，如超大规模集成电路内部逻辑复杂，只依靠外部引脚进行激励、响应，难以进行检测。因此，在其内部制有专用于检测的逻辑，有时可占20％。31自动测试系统3.4CAT系统体系结构（c）小型化体系结构小型化体系结构现阶段的水平是手提式CAT系统。主要措施是广泛应用CMOS电路，减小电源重量和体积。进一步微型化的目标是插头式CAT系统，将CAT系统全部装入相当于一个插头的壳体中，将它插入被测组件的插座中，即可进行检测。32自动测试系统3.5．CAT的发展

CAT的主要贡献之一是赋予测试系统以柔性，使一种测试系统可用于不同的待测试件、测试量和测试环境，从而降低了可变费用。这在多品种小批量情况下效果尤为显著，但同时也带来了一个问题，即性能缺乏针对性。某种测试系统的结构及其参数不可能在各种待测试件、待测试量和测试环境下均是最优的。因此，CAT系统存在结构柔性与性能针对性的矛盾。自适应测试是解决这一矛盾的有效途径。自适应测试系统是一种能根据待测试件、待测试量或测试环境变化而自动改变其结构或参数，以获得最优测试性能的测试系统。因而，也是CAT的主要发展方向。33自动测试系统3.5．CAT的发展（1）实现自适应测试必须解决以下三个问题： ①确立最优测试性能的目标。 ②建立自适应测试模型，即根据目标调节系统结构或参数的算法。 ③实现自适应算法的机构(称为自适应机构)由硬件及软件组成。34自动测试系统3.5．CAT的发展（2）在测试系统的三个主要环节上实现自适应测试①自适应采样②自适应数据处理③测试系统结构参数自适应调节根据采样信号的不同改变采样的时间、量程、周期等，使采样信号的质量最优。根据待处理数据的特性（频带、分布参数等）决定数据处理的方法和参数（迭代目标、模型阶数等），使数据处理结果最优。根据待测试件不同的静动态特性调节系统结构或参数，使测试系统（包括待测试件在内）性能最优。35自动测试系统3.6微机自动检测（1）什么是微机自动检测

微机自动检测就是使用微机（包括微处理器、单片机、个人计算机等）来实现自动检测仪器、自动检测系统的技术。

36自动测试系统3.6微机自动检测（2）微机自动检测系统的典型结构

微机自动检测系统的典型结构包括：

微机基本子系统（含CPU、RAM、ROM或EPROM、EEPROM等）数据采集子系统及接口数据通信子系统及接口数据分配子系统及接口基本I／O子系统及接口37自动测试系统3.6微机自动检测（2）微机自动检测系统的典型结构数据采集子系统接口通信子系统接口数据分配子系统接口基本I/O子系统接口微机基本子系统传感器1传感器2传感器n其它仪器或系统控制被测控对象1被测控对象2被测控对象n显示打印键盘输入其它I/O38自动测试系统3.6微机自动检测（3）微机自动检测系统各子系统的基本功能

（a）微机基本子系统是整个系统的核心，对整个系统起监督、管理、控制作用。例如进行复杂的信号处理、控制决策、产生特殊的测试信号，控制整个检测过程等。此外，利用微机强大的信息处理能力和高速运算能力，实现命令识别、逻辑判断、非线性误差修正，系统动态特性的自校正、自学习、自适应、自诊断、自组织等功能。39自动测试系统3.6微机自动检测（3）微机自动检测系统各子系统的基本功能

（b）数据采集子系统及接口，用于和传感器、检测元件、变送器联接，实现参数采集、选路控制、零点校正、量程自动切换等功能。

40自动测试系统3.6微机自动检测（3）微机自动检测系统各子系统的基本功能

（c）基本I／O子系统及接口，用于实现人一机对话、输入或改变系统参数、改变系统工作状态，输出检测结