Тема: Эмуляция радиоэлектронных устройств и их тестирование

Аннотация
В работе рассматриваются вопросы эмуляции радиоэлектронных устройств и их тестирования. Проанализирован теоретический материал по рассматриваемой тематике.
Рассмотрены этапы формирования контрольно-диагностических тестов на примере реального объекта контроля. Приведена оценка эффективности разработанной тестовой программы.
Приведена статистика по результатам формирования контрольно-диагностических тестов для нескольких объектов контроля, а также произведен анализ сокращения временных затрат на эмуляцию радиоэлектронных устройств и формирование тестовых программ при пополнении базы HDL- компонентов.
Надежное функционирование современных радиоэлектронных устройств возможно только при соответствующей организации процессов контроля и технической диагностики, включающей в себя процессы тестирования.
Техническая диагностика является частью технического обслуживания и определяется как «область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов».
Объект, техническое состояние которого определяется, называют объектом контроля. Техническое диагностирование представляет собой процесс исследования объекта контроля и определение его технического состояния. Характерными примерами результатов технического диагностирования объекта контроля являются заключения вида: объект контроля исправен, неисправен, работоспособен, не работоспособен, в объекте имеется такая-либо неисправность.
Исправное, неисправное, работоспособное и неработоспособное технические состояния определяются следующим образом [4]:
• исправное состояние - состояние объекта контроля, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской (проектной) документации;
• неисправное состояние - состояние объекта контроля, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации;
• работоспособное состояние - состояние объекта контроля, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
• неработоспособное состояние - состояние объекта контроля, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации [4].
В процессе производства, эксплуатации и хранения объектов в них могут появляться и накапливаться неисправности, некоторые из них приводят к тому, что объект перестает отвечать предъявляемым к нему техническим требованиям. Перед использованием объекта по назначению необходимо удостовериться в отсутствии неисправностей, которые могут явиться причиной нарушения его штатной работы. Процесс обнаружения неисправности детализируется в зависимости от режима и особенностей использования объекта и, в соответствии с этим, выделяются следующие задачи обнаружения неисправности:
1) контроль исправности, целью которой является разбраковка, позволяющая отделить исправные изделия от неисправных;
2) контроль работоспособности с целью выяснения, будет ли объект выполнять те функции, для реализации которых он предназначен;
3) контроль корректности функционирования с целью обнаружения неисправностей, которые нарушают корректную работу изделия, применяемого по назначению, в данный момент времени.
Если объект неисправен, то для замены или ремонта неисправных компонентов необходимо локализовать место неисправности: поиск неисправности осуществляется путем выполнения диагностического тестирования объекта контроля и дешифрирования его результатов. Диагностическое тестирование в общем случае состоит из отдельных частей, каждая из которых связана с подачей на объект входного воздействия, измерением выходной реакции объекта и сравнением с выходной реакцией исправного объекта [15]. На основе сравнения делается заключение о техническом состоянии объекта.
Дешифрирование результатов диагностического тестирования направлено на определение неисправностей, наличие каждой из которых в объекте не противоречит его штатной работе в процессе выполнения тестирования.
Процесс тестирования в общем случае представляет собой многократную подачу на объект контроля определенных заранее для каждого конкретного изделия воздействий (входных сигналов), многократных измерений, анализа и сравнения ответов на них.
Системы функционального диагностирования обычно обеспечивают контроль объекта в процессе его применения по назначению, тестового - при производстве и ремонте.
Процесс тестирования характеризуется подаваемым на объект тестовым или рабочим (входным) воздействием и снимаемым с объекта контроля ответной реакцией.
Ответные реакции объекта могут сниматься как с основных выходов объекта контроля, то есть с краевых разъемов, необходимых для применения объекта по назначению, так и с дополнительных выходов, организованных специально для диагностирования (диагностические разъемы), расположенных внутри изделия. Краевые и диагностические разъемы называются контролируемыми выходами, измеряемые на них параметры называются контролируемыми или диагностическими параметрами.
Реализация процесса тестирования требует источников тестового воздействия, измерительных устройств (автоматизированное тестовое оборудование) и устройств связи источников воздействий и измерительных устройств с объектом - переходными устройствами. Для управления средствами тестирования и анализа реакции объекта контроля применяют ЭВМ с установленным на ней программным обеспечением, позволяющим производить тестирование объекта контроля [19].
Для тестирования необходимо заранее подготовить некоторые данные - программное обеспечение, содержащее информацию о подаваемых тестовых последовательностях и ответные реакции исправного объекта контроля. Их качественное и быстрое получение невозможно без использования вычислительной техники и программных средств моделирования (P-CAD, Altium Designer, Altera Quartus II).
Достижение высоких показателей надежности современных радиоэлектронных устройств невозможно без применения методов и средств контрольно-диагностического тестирования, в связи с быстро растущей сложностью объектов контроля активно развиваются методы проектирования схем, обеспечивающие хорошую контролепригодность - свойство объекта, характеризующее его пригодность к проведению тестирования заданными средствами тестирования [6].
Если объект контроля хорошо приспособлен для тестирования (контролепригоден), то существенно упрощается формирование тестовых программ и локализация неисправностей.
Среди всех радиоэлектронных устройств различают аналоговые (непрерывные), цифровые и аналого-цифровые (гибридные) объекты контроля: в аналоговых объектах контроля сигналы характеризуются континуальным множеством значений, в цифровых - логическими уровнями (логический «0» и логическая «1»), в аналого-цифровых - имеются сигналы обоих типов[1,2]. Этапы тестирования и подготовки к ней - формирование тестовой программы, а также средства тестирования зависят от вида радиоэлектронного устройства - объекта контроля.
Под цифровым радиоэлектронным устройством понимается набор электронных компонентов, каждый из которых функционирует по собственному алгоритму, а также связей между ними [13]. Алгоритм функционирования электронного устройства определяется алгоритмами функционирования компонентов, связями между модулями и временными последовательностями входных и выходных сигналов [15].
Для контроля работоспособности и диагностики радиоэлектронных цифровых устройств применяются различные образцы автоматизированного тестового оборудования. Актуальность использования автоматизированного тестового оборудования привела к тому, что наряду с зарубежными наработками и на рынке РФ появились серьезные отечественные разработки [18]. К их числу можно отнести контрольно-диагностическую систему УТК-512.
Применение аппаратно-программного комплекса УТК-512 совместно с разработанной в СПбГУ системой автоматизированного проектирования «SimTest» позволяет осуществлять контроль и производить диагностику сложных цифровых радиоэлектронных устройств, а также существенно сократить время разработки контрольно-диагностического теста и его стоимость [16].
Контрольно-диагностический тест устройства представляет собой совокупность значений, зависящих от времени, входных и выходных сигналов устройства. Эта совокупность представляет собой тестовую таблицу или тестовый векторный набор, описывающий правильное соответствие входных и выходных сигналов на краевых разъемах устройства и является тестом, который может быть загружен в установку тестового контроля [19]. Получить тестовый набор для тестируемого устройства можно либо на реальном заведомо исправном экземпляре устройства, подавая на его входные контакты входные последовательности сигналов и фиксируя его реакции на выходных контактах, сравнивая с заведомо известными, либо путем программного моделирования функционирования устройства [15]. Во втором случае тестовая таблица представляет собой результат эмуляции цифрового радиоэлектронного устройства и формирования тестовой программы для некоторой модели последовательности входных сигналов.
Установка тестового контроля взаимодействует с цифровым радиоэлектронным устройством, выступающим в роли объекта контроля, через краевые разъемы, подавая на соответствующие входные контакты входные воздействия и сравнивая ответную реакцию объекта контроля на эти воздействия со значениями, которые определены заранее и являются результатом разработки 8
тестовой программы [18]. По итогам сравнения делается вывод о работоспособности объекта контроля.
Купить

В магистерской диссертации:
— был проанализирован теоретический материал и исследована методика формирования контрольно-диагностических тестов;
— рассмотрены и реализованы этапы формирования контрольно-диагностических тестов с использованием среды проектирования Altera Quartus II, САПР «SimT est». программного пакета «Ястек»;
— приведена оценка эффективности тестовой программы. удовлетворяющая заявленным требованиям;
— приведена статистика по результатам формирования контрольнодиагностических тестов для 10 объектов контроля. а также произведен анализ сокращения временных затрат на эмуляцию радиоэлектронных устройств и формирование тестовых программ при пополнении базы HDL-компонентов.

Купить