自上世紀(jì)50年代以來，隨著微電子技術(shù)、通信技術(shù)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，電子設(shè)備數(shù)字電路故障維修越來越復(fù)雜，測試難度越來越大。與此同時，數(shù)字電路的測試與診斷研究也取得了突破性的進(jìn)展，屬于組合電路測試生成算法的偽窮舉法、布爾差分法、特征分析法、隨機(jī)測試法、D前沿敏化法以及因果函數(shù)法，屬于時序電路測試生成算法的時間幀展開方法和基于仿真的方法等，使數(shù)字系統(tǒng)的診斷理論趨于完善。但數(shù)字電路故障診斷的計算工作復(fù)雜，測試開銷巨大，在工程實(shí)踐中仍存在很多困難。因此，如何利用這些理論和測試方法更好更快地進(jìn)行故障診斷，是目前亟待解決的問題。自動測試設(shè)備（ATE）的發(fā)展是測試技術(shù)的一次革命，帶來了測試設(shè)備的成熟，為測試診斷理論在工程應(yīng)用上提供了新的前景。
航天測控公司針對數(shù)字電路自動測試系統(tǒng)的開發(fā)需求，數(shù)字電路中較為復(fù)雜的時序電路測試為側(cè)重點(diǎn)，將含有CPU、FPGA等的數(shù)字電路作為測試對象，結(jié)合目前常用的時序電路仿真方法，成功研制一套基于PXI總線技術(shù)的便攜式自動測試系統(tǒng)（HTEDS8300便攜式PXI總線數(shù)字電路板測試診斷系統(tǒng)）。該系統(tǒng)具備性價比高、體積小、易攜帶、TPS開發(fā)難度小等特點(diǎn)，適用于軍用和民用領(lǐng)域的半導(dǎo)體、航天/國防、通訊才消費(fèi)電子產(chǎn)品的設(shè)計驗(yàn)證、測試和維修。下面具體介紹HTEDS8300便攜式PXI總線數(shù)字電路板測試診斷系統(tǒng)的軟硬件組成和特點(diǎn)，并應(yīng)用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對含有CPU的數(shù)字電路板的自動測試。
PXI（PCI Extensions for Instrumentation）是一種用于測量和自動化系統(tǒng)領(lǐng)域的基于PC的模塊化儀器平臺。它結(jié)合了PCI總線的電器性能和CompactPCI的堅固、模塊化、歐卡機(jī)械特性，并且增加了適合儀器使用的觸發(fā)總線、局部總線等硬件特性，使其擴(kuò)展成為一種用于測量和自動化系統(tǒng)的高性能、低成本的開發(fā)平臺。HTEDS8300便攜式PXI總線數(shù)字電路板測試診斷系統(tǒng)采用PXI機(jī)箱內(nèi)嵌控制器，結(jié)構(gòu)輕便小巧，易于攜帶。
本系統(tǒng)采用功能測試法，直接利用電路的輸入和輸出接口作為激勵點(diǎn)和響應(yīng)點(diǎn)，通過與預(yù)期響應(yīng)比較，判定被測板是否工作正常，并將故障定位到最小可更換單元。對于電路板中的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，可以通過夾具、探筆等設(shè)備連接。
系統(tǒng)配置了4塊數(shù)字I/O模塊，用于數(shù)字電路數(shù)字信號的發(fā)送和采集。考慮到一般的CPU電路板至少含有32位地址線和32位數(shù)據(jù)線以及其他的控制線，系統(tǒng)配置了104個數(shù)字I/O通道，擁有50MHz的最大數(shù)據(jù)速率，最大可擴(kuò)展到352個通道。在測試含CPU、FPGA的數(shù)字電路板時，測試端口需要根據(jù)時序改變方向，測試系統(tǒng)具有實(shí)時動態(tài)輸入輸出方向的測試能力，并且可以對采集到的響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時硬件比較。
目前大部分?jǐn)?shù)字電路板都帶有邊界掃描端口的芯片，為了適應(yīng)這類電路板的測試需求，系統(tǒng)提供了遵循IEEE1149.1的邊界掃描測試通道。
另外，系統(tǒng)中配置了數(shù)字示波器模塊，這主要是考慮到在數(shù)字電路測試中，尤其是高速數(shù)字電路的測試中都需要使用示波器來觀察動態(tài)波形，測量波形上升/下降時間等特征值，從而為故障診斷提供依據(jù)。測試系統(tǒng)還配置了6.5位數(shù)字多用表，能夠測量電壓、電流、電阻、電感、電容和阻抗。這樣，測試時系統(tǒng)中不同資源如數(shù)字I/O和示波器能夠同步工作，自動測試方法更加靈活多樣，能夠滿足用戶對復(fù)雜數(shù)字電路的測試需求。
系統(tǒng)配有外置的電路板測試夾具，該夾具可自由旋轉(zhuǎn)180度，方便測試人員在分析和測試電路板時，能夠把電路板固定住，并且翻轉(zhuǎn)電路板來測量電路板的兩面。
該系統(tǒng)適用于各類型數(shù)字電路板的測試與診斷，并將故障隔離定位到發(fā)生故障的最小可更換單元（元器件），測試范圍包括：中、小規(guī)模集成數(shù)字電路PCB；含中、小規(guī)模可編程邏輯系列芯片；含具有邊界掃描接口的大規(guī)模集成電路、CPU芯片、DSP信號處理電路的PCB、以及其它種類的數(shù)字電路PCB。
