板级电路内建自测试建模技术研究

 　　(2)信号选择的局限性。特征信号的多样性给板级电路测试带来难度。由于设计者在功能设计时未对关键信号的检测给予硬件支持，使得系统的固有测试特性降低。无论怎样设计诊断策略都无法隔离所有故障。建模时进行的信号定义和依赖性分析提出了若干备选信号，其中有相当一部分是无法在缺少板级测试设备的情况下检测的。此时，以部分信号来达到隔离全部故障的目的显然是不现实的。而多信号模型在信号分析时能够指明系统现有信号集与完整信号集的差集。设计者可以根据差集中的信号设计检测电路并提供测试通道。

　　(3)测试施加的有效性。存在冗余测试说明测试的选择过多，造成了测试资源的浪费。根本原因是多余的测试未能提供新的故障信息，无助于故障的隔离。这表明单纯增加测试点和测试并无宜于改善可测性，应该使得新增测试所检测的故障信息与现有测试检测到的故障信息既有交集又不完全相同。

 　　本文根据多信号模型的可测性分析结果进行可测性设计过程如下。

　　(1)原数据采集器器根据实际功能划分，即分为信号调理、模数转换、等周期采样和总体控制四个主要模块。物理划分方面上，各模块之间留有足够空间以方便各模块测试激励的引入和被检测信息的传递。

　　(2)根据信号定义发现现有信号集有5 个元素。造成原数据采集器的可测性指标较低的一个原因就是可用信号数量少。这是受系统结构所限。对于板级系统，某些指标由于缺少检测设备而无法测试；有些指标由于缺少测试通道使得测试数据无法采集；有些指标由于与系统正常功能无关而被设计者忽略了。基于此，对数据采集器重新设计以增加可用信号，改善可测性。

　　①在FPGA 内设计可调节输入信号产生电路DSP 模块控制。

　　②截止频率测试电路，通过输入方波采集输出平均电压的方式，获取滤波器的截止频率。

　　③由DSP 控制专用边界扫描芯片完成具有边界扫描结构芯片的测试。主要实现FPGA 内核逻辑的测试。

　　④把FPGA 内的逻辑电路依据功能进行分块设计，原则就是要尽可能减少逻辑电路模块之间的信号联系，使模块电路的输入信号数目减少。

　　⑤FPGA 内部设计数据采集器获取锁相环输出频率。

　　通过重新设计使得原数据采集器不能测试的参数都可以作为信号了。现在增加6 个信号：截止频率、转换速度、噪声、PLL 输出频率、DSP 自检指标和FPGA 自检指标。所以现在选取的信号有11 个，重新编号后显示如下。S1-增益、S2-线性度、S3-直流偏差、S4-截止频率，S5-转换速度，S6-转换噪声，S7- PLL 输出频率，S8-转换速度，S9- FPGA 自检指标，S10-系统精度，S11-采集速率。新的信号与元件依赖关系见表3。

表3 元件与信号关联关系

　　(3)新信号的加入使得系统必须增加新的测试点和新的测试项目。新的测试方案增加了4 个测试点，为检测所有信号使得测试增加到了19 个，对新模型重新进行可测性分析后发现有4 个冗余测试。所以新测试方案含有15 个测试项目。具体测试项目的名称、测试内容和测试位置见表4。

　　进可测性设计后，原来未检测故障已能检测到，故障检测率有原来的1.72% 提高到100% ；并且所有未隔离故障均以隔离到一个模块，使得所有故障全部区分开，即故障隔离率有设计前的12.97% 提高到100% 。可测性设计后的数据采集器的可测性分析结果与原数据采集的分析结果列于表5，由此表可以看出可测性提高效果。