地鐵廣播系統(tǒng)板卡自動測試平臺的設計

曾進豪

（中國電子科技集團公司第三研究所，北京 100015）

1 地鐵列車廣播系統(tǒng)模塊測試存在的問題

地鐵列車廣播系統(tǒng)[1]（以下簡稱廣播系統(tǒng)）一般使用標準機箱作為載體，內置不同的功能模塊，組成廣播系統(tǒng)的設備。這些功能模塊多以規(guī)格統(tǒng)一的印制板的形式存在，對這些板卡的測試非常重要。一方面，板卡是否合格決定了所組成的設備是否合格；另一方面，一旦設備出現故障，需要知道哪塊板卡有問題。然而，對這些板卡的測試需要很多條件。首先，由于這些板卡必須先組成設備，再組成系統(tǒng)，才具有完整的信號通路，因此常規(guī)測試方法必須搭建一個“最小廣播系統(tǒng)”才能進行測試；其次，測試人員必須對廣播系統(tǒng)非常了解，會在諸如“廣播、對講、告警”等不同業(yè)務模式之間切換；最后，測試人員還需要能熟練操作很多儀器，對測試人員的要求很高。即便如此，一個熟練的測試人員高強度地工作8 h也僅能測試80塊板卡。在這樣高強度的工作下，測試人員難免出現差錯。而一旦出錯，有問題的板卡就會成為維保工作的夢魘。因此，迫切需要一種能夠高效、準確測試廣播系統(tǒng)板卡的自動測試平臺，以提高測試效率，降低測試和維護的 成本。

2 平臺設計

板卡自動測試平臺需要一個人機交互界面、一個測試用的實體以及一套控制測試流程的軟件。其組成如圖1所示：

圖1 板卡自動測試平臺的組成

在此平臺中，上位機完成發(fā)出人機交互和測試指令的功能，同時也是測試數據的記錄和歸檔者。測試單元即是測試實體，完成測試信號的產生和測試結果的判定、上傳。自動測試平臺還需要在被測板卡或設備上嵌入檢測電路。

測試單元采用母板+插板的設計，如圖2所示。測試單元可以多個級聯使用，這樣可以靈活組合，同時滿足單個設備少量板卡的測試和生產階段批量板卡測試需求。

圖2 測試單元的結構

待測板卡卡槽是待測板卡的接入接口。這個接口是標準接口，即對所有待測板卡都是一樣的接口，具備防呆設計。這樣的設計是為了讓測試人員可以盲插待測板卡，板卡的識別由測試控制板自動完成，降低了對測試人員的要求，同時消除了插錯板卡的可能。測試控制板會根據插入的板卡類型自動產生測試信號、自動記錄測試數據、自動判定測試結果，從而避免了人工操作可能產生的錯誤。

3 自動測試流程

測試控制板負責對待測板卡進行自動測試，可自動判斷板卡類型，自動完成測試工作，并將測試結果發(fā)送給上位機。測試控制板的測試流程如圖3所示。

圖3 自動測試流程

自動測試控制程序根據板卡類型啟用不同的測試項目，可對待測板卡的電壓、電流、CAN總線[2]通信、RS-485通信、GPIO信號及音頻通道參數等進行測試。測試原理如下。

測試控制板通過CAN通信判斷待測板卡插入卡槽的位置，從而實現待測板卡可以在任意卡槽位置接入。測試控制板對待測板卡的類型編碼進行檢測，判斷待測板卡類型，然后啟動相應測試項目。主要的測試項目如下。

（1）CAN通信測試。測試控制板通過CAN接口接收待測板的板卡ID、待測板卡工作時長信息、工作電壓及電流信息。之后進行CAN總線通信可靠性測試，即發(fā)送一組測試數據給待測板卡，待測板卡的CAN口接收后將收到的數據再返給測試控制板，測試控制板檢測數據收發(fā)是否正常，重復多次并統(tǒng)計誤碼率。

（2）音頻通道檢測。測試控制板發(fā)模擬音頻信號（1 kHz、0 dBu）到待測板卡音頻輸入端，音頻信號通過待測板卡的全部音頻通路，板卡自身的檢測電路對音頻輸出端的模擬信號采樣并計算信號幅值，將幅值結果返給測試控制板。

（3）GPIO控制信號檢測。GPIO作為輸入時，測試控制板發(fā)送一組數據給待測板卡，待測板卡通過CAN通信給測試控制板反饋接收到的GPIO數據。測試控制板對發(fā)送和接收的結果進行比較，從而判斷待測板卡GPIO處理電路工作是否正常。GPIO作為輸出時，測試控制板通過CAN通信發(fā)送一組數據，待測板卡接收數據后，通過GPIO管腳輸出。測試控制板讀取數據后與已發(fā)送數據進行比較，判斷待測板卡GPIO處理電路工作是否正常。

4 柔性測試設計

柔性測試設計的目的有兩個。

（1）當有大量板卡需要測試、老化時能夠方便、快速、準確地進行批量測試的工作，通過測試單元的標準化實現。測試單元的標準化是指測試單元與具體廣播系統(tǒng)無關，每個測試單元有自己的識別碼，用于上位機向各個測試單元發(fā)送測試指令、識別測試數據來自哪臺測試單元。批量測試容量的大小僅取決于測試單元識別碼的數量。目前測試單元識別碼的數量為255，即上位機可以同時連接255臺測試單元，每個測試單元可以插入8塊待測板卡，這樣一次可以對255×8=2 040塊板卡進行測試。如果有需要，可以改變識別碼的數據寬度來進一 步擴充。

（2）當測試項目有變化、增加或減少時，可以根據需要更改測試單元內的測試控制板上的軟件，從而靈活調整測試項目乃至測試流程。即測試控制板也是個“標準化”設計，可以通過加載不同的程序實現不同的測試功能。這樣的設計可以應對廣播系統(tǒng)的定制化需求，避免為不同的廣播系統(tǒng)設計不同的測試平臺，從而減少資源浪費。

5 結 語

廣播系統(tǒng)板卡自動測試平臺可以實現大容量（最大255×8塊板卡）、高精度的測試。測試項目覆蓋電壓、電流、音頻電平、頻響、失真[3]、噪聲、 RS-485總線以及CAN總線。測試過程實現了板卡自動識別、測試流程自動控制、測試信號自動產生以及測試結果的自動判定、記錄、歸檔。測試工作效率由單人每天完成80塊板卡測試提高到僅需 2 min即可完成80塊板卡測試。同時減輕了測試工作強度，測試人員僅需要稍加培訓掌握上位機測試界面的操作即可?？梢姡瑥V播系統(tǒng)板卡自動測試平臺創(chuàng)造了一種全新的測試工作模式，可以大幅提高廣播系統(tǒng)板卡測試和日后廣播系統(tǒng)硬件維護工作的效率，降低工作成本。該平臺未來與人工智能、大數據、云計算等技術相結合，會具有更廣闊的發(fā)展前景。