曾進(jìn)豪

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三研究所，北京 100015）

1 地鐵列車廣播系統(tǒng)模塊測(cè)試存在的問(wèn)題

地鐵列車廣播系統(tǒng)[1]（以下簡(jiǎn)稱廣播系統(tǒng)）一般使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱作為載體，內(nèi)置不同的功能模塊，組成廣播系統(tǒng)的設(shè)備。這些功能模塊多以規(guī)格統(tǒng)一的印制板的形式存在，對(duì)這些板卡的測(cè)試非常重要。一方面，板卡是否合格決定了所組成的設(shè)備是否合格；另一方面，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，需要知道哪塊板卡有問(wèn)題。然而，對(duì)這些板卡的測(cè)試需要很多條件。首先，由于這些板卡必須先組成設(shè)備，再組成系統(tǒng)，才具有完整的信號(hào)通路，因此常規(guī)測(cè)試方法必須搭建一個(gè)“最小廣播系統(tǒng)”才能進(jìn)行測(cè)試；其次，測(cè)試人員必須對(duì)廣播系統(tǒng)非常了解，會(huì)在諸如“廣播、對(duì)講、告警”等不同業(yè)務(wù)模式之間切換；最后，測(cè)試人員還需要能熟練操作很多儀器，對(duì)測(cè)試人員的要求很高。即便如此，一個(gè)熟練的測(cè)試人員高強(qiáng)度地工作8 h也僅能測(cè)試80塊板卡。在這樣高強(qiáng)度的工作下，測(cè)試人員難免出現(xiàn)差錯(cuò)。而一旦出錯(cuò)，有問(wèn)題的板卡就會(huì)成為維保工作的夢(mèng)魘。因此，迫切需要一種能夠高效、準(zhǔn)確測(cè)試廣播系統(tǒng)板卡的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，以提高測(cè)試效率，降低測(cè)試和維護(hù)的 成本。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

板卡自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)需要一個(gè)人機(jī)交互界面、一個(gè)測(cè)試用的實(shí)體以及一套控制測(cè)試流程的軟件。其組成如圖1所示：

圖1 板卡自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的組成

在此平臺(tái)中，上位機(jī)完成發(fā)出人機(jī)交互和測(cè)試指令的功能，同時(shí)也是測(cè)試數(shù)據(jù)的記錄和歸檔者。測(cè)試單元即是測(cè)試實(shí)體，完成測(cè)試信號(hào)的產(chǎn)生和測(cè)試結(jié)果的判定、上傳。自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)還需要在被測(cè)板卡或設(shè)備上嵌入檢測(cè)電路。

測(cè)試單元采用母板+插板的設(shè)計(jì)，如圖2所示。測(cè)試單元可以多個(gè)級(jí)聯(lián)使用，這樣可以靈活組合，同時(shí)滿足單個(gè)設(shè)備少量板卡的測(cè)試和生產(chǎn)階段批量板卡測(cè)試需求。

圖2 測(cè)試單元的結(jié)構(gòu)

待測(cè)板卡卡槽是待測(cè)板卡的接入接口。這個(gè)接口是標(biāo)準(zhǔn)接口，即對(duì)所有待測(cè)板卡都是一樣的接口，具備防呆設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)是為了讓測(cè)試人員可以盲插待測(cè)板卡，板卡的識(shí)別由測(cè)試控制板自動(dòng)完成，降低了對(duì)測(cè)試人員的要求，同時(shí)消除了插錯(cuò)板卡的可能。測(cè)試控制板會(huì)根據(jù)插入的板卡類型自動(dòng)產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)、自動(dòng)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)、自動(dòng)判定測(cè)試結(jié)果，從而避免了人工操作可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

3 自動(dòng)測(cè)試流程

測(cè)試控制板負(fù)責(zé)對(duì)待測(cè)板卡進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，可自動(dòng)判斷板卡類型，自動(dòng)完成測(cè)試工作，并將測(cè)試結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)。測(cè)試控制板的測(cè)試流程如圖3所示。

圖3 自動(dòng)測(cè)試流程

自動(dòng)測(cè)試控制程序根據(jù)板卡類型啟用不同的測(cè)試項(xiàng)目，可對(duì)待測(cè)板卡的電壓、電流、CAN總線[2]通信、RS-485通信、GPIO信號(hào)及音頻通道參數(shù)等進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試原理如下。

測(cè)試控制板通過(guò)CAN通信判斷待測(cè)板卡插入卡槽的位置，從而實(shí)現(xiàn)待測(cè)板卡可以在任意卡槽位置接入。測(cè)試控制板對(duì)待測(cè)板卡的類型編碼進(jìn)行檢測(cè)，判斷待測(cè)板卡類型，然后啟動(dòng)相應(yīng)測(cè)試項(xiàng)目。主要的測(cè)試項(xiàng)目如下。

（1）CAN通信測(cè)試。測(cè)試控制板通過(guò)CAN接口接收待測(cè)板的板卡ID、待測(cè)板卡工作時(shí)長(zhǎng)信息、工作電壓及電流信息。之后進(jìn)行CAN總線通信可靠性測(cè)試，即發(fā)送一組測(cè)試數(shù)據(jù)給待測(cè)板卡，待測(cè)板卡的CAN口接收后將收到的數(shù)據(jù)再返給測(cè)試控制板，測(cè)試控制板檢測(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)是否正常，重復(fù)多次并統(tǒng)計(jì)誤碼率。

（2）音頻通道檢測(cè)。測(cè)試控制板發(fā)模擬音頻信號(hào)（1 kHz、0 dBu）到待測(cè)板卡音頻輸入端，音頻信號(hào)通過(guò)待測(cè)板卡的全部音頻通路，板卡自身的檢測(cè)電路對(duì)音頻輸出端的模擬信號(hào)采樣并計(jì)算信號(hào)幅值，將幅值結(jié)果返給測(cè)試控制板。

（3）GPIO控制信號(hào)檢測(cè)。GPIO作為輸入時(shí)，測(cè)試控制板發(fā)送一組數(shù)據(jù)給待測(cè)板卡，待測(cè)板卡通過(guò)CAN通信給測(cè)試控制板反饋接收到的GPIO數(shù)據(jù)。測(cè)試控制板對(duì)發(fā)送和接收的結(jié)果進(jìn)行比較，從而判斷待測(cè)板卡GPIO處理電路工作是否正常。GPIO作為輸出時(shí)，測(cè)試控制板通過(guò)CAN通信發(fā)送一組數(shù)據(jù)，待測(cè)板卡接收數(shù)據(jù)后，通過(guò)GPIO管腳輸出。測(cè)試控制板讀取數(shù)據(jù)后與已發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷待測(cè)板卡GPIO處理電路工作是否正常。

4 柔性測(cè)試設(shè)計(jì)

柔性測(cè)試設(shè)計(jì)的目的有兩個(gè)。

（1）當(dāng)有大量板卡需要測(cè)試、老化時(shí)能夠方便、快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行批量測(cè)試的工作，通過(guò)測(cè)試單元的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)。測(cè)試單元的標(biāo)準(zhǔn)化是指測(cè)試單元與具體廣播系統(tǒng)無(wú)關(guān)，每個(gè)測(cè)試單元有自己的識(shí)別碼，用于上位機(jī)向各個(gè)測(cè)試單元發(fā)送測(cè)試指令、識(shí)別測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)自哪臺(tái)測(cè)試單元。批量測(cè)試容量的大小僅取決于測(cè)試單元識(shí)別碼的數(shù)量。目前測(cè)試單元識(shí)別碼的數(shù)量為255，即上位機(jī)可以同時(shí)連接255臺(tái)測(cè)試單元，每個(gè)測(cè)試單元可以插入8塊待測(cè)板卡，這樣一次可以對(duì)255×8=2 040塊板卡進(jìn)行測(cè)試。如果有需要，可以改變識(shí)別碼的數(shù)據(jù)寬度來(lái)進(jìn)一 步擴(kuò)充。

（2）當(dāng)測(cè)試項(xiàng)目有變化、增加或減少時(shí)，可以根據(jù)需要更改測(cè)試單元內(nèi)的測(cè)試控制板上的軟件，從而靈活調(diào)整測(cè)試項(xiàng)目乃至測(cè)試流程。即測(cè)試控制板也是個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)化”設(shè)計(jì)，可以通過(guò)加載不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的測(cè)試功能。這樣的設(shè)計(jì)可以應(yīng)對(duì)廣播系統(tǒng)的定制化需求，避免為不同的廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的測(cè)試平臺(tái)，從而減少資源浪費(fèi)。

5 結(jié) 語(yǔ)

廣播系統(tǒng)板卡自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)大容量（最大255×8塊板卡）、高精度的測(cè)試。測(cè)試項(xiàng)目覆蓋電壓、電流、音頻電平、頻響、失真[3]、噪聲、 RS-485總線以及CAN總線。測(cè)試過(guò)程實(shí)現(xiàn)了板卡自動(dòng)識(shí)別、測(cè)試流程自動(dòng)控制、測(cè)試信號(hào)自動(dòng)產(chǎn)生以及測(cè)試結(jié)果的自動(dòng)判定、記錄、歸檔。測(cè)試工作效率由單人每天完成80塊板卡測(cè)試提高到僅需 2 min即可完成80塊板卡測(cè)試。同時(shí)減輕了測(cè)試工作強(qiáng)度，測(cè)試人員僅需要稍加培訓(xùn)掌握上位機(jī)測(cè)試界面的操作即可?？梢?jiàn)，廣播系統(tǒng)板卡自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)創(chuàng)造了一種全新的測(cè)試工作模式，可以大幅提高廣播系統(tǒng)板卡測(cè)試和日后廣播系統(tǒng)硬件維護(hù)工作的效率，降低工作成本。該平臺(tái)未來(lái)與人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)相結(jié)合，會(huì)具有更廣闊的發(fā)展前景。