電子設(shè)備測(cè)試的復(fù)雜性千差萬(wàn)別，從最簡(jiǎn)單的類型（手動(dòng)測(cè)試）到最復(fù)雜的大型自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）。在簡(jiǎn)單的手動(dòng)測(cè)試和大規(guī)模ATE之間，有低成本和中等規(guī)模的測(cè)試，這是本應(yīng)用筆記的重點(diǎn)。這些類型的測(cè)試系統(tǒng)通常專用于在PC的控制下測(cè)試特定的組件或電路。PC的并行或串行端口為PC與小型，成本敏感型應(yīng)用程序之間提供了方便的連接。IEEE-488總線可以方便地將PC連接到多個(gè)測(cè)試儀器，而這是并行或串行端口無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。盡管它增加了測(cè)試系統(tǒng)的價(jià)格，但是它提供的一次將多臺(tái)儀器連接到PC的能力證明了額外的成本。在設(shè)計(jì)測(cè)試儀器的硬件時(shí)，從一開(kāi)始就使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)技術(shù)可以消除或最小化隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行而可能出現(xiàn)的難以解決的問(wèn)題。使用光隔離器將數(shù)字和模擬地分開(kāi)，識(shí)別高阻抗節(jié)點(diǎn)，在組件放置上花費(fèi)時(shí)間，考慮電源和地線中的電壓降，以及其他技術(shù)，所有這些都增加了成功設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)。

本教程重點(diǎn)介紹電子設(shè)備的低預(yù)算和中規(guī)模測(cè)試。這種類型的測(cè)試系統(tǒng)通常專用于在PC的控制下測(cè)試特定的組件或電路，在PC的并行或串行端口為PC和小型，對(duì)成本敏感的應(yīng)用程序之間提供方便的連接。

電子設(shè)備測(cè)試的復(fù)雜性千差萬(wàn)別，從最簡(jiǎn)單的類型（手動(dòng)測(cè)試）到最復(fù)雜的大型自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）。手動(dòng)測(cè)試通常需要在特定配置中設(shè)置DVM，示波器和其他設(shè)備。當(dāng)要測(cè)試的設(shè)備類型更改時(shí)，通常需要更改測(cè)試硬件。另一方面，ATE測(cè)試儀提供了極大的靈活性，可以在不更改測(cè)試硬件的情況下測(cè)試許多不同類型的設(shè)備。軟件更改會(huì)重新配置此類型的測(cè)試儀，以適應(yīng)不同類型的設(shè)備。除了該設(shè)備提供的多功能性之外，它還使電子測(cè)試變得非常復(fù)雜，盡管要付出一定的代價(jià)：這些測(cè)試儀的成本可能高達(dá)一百萬(wàn)美元。

在簡(jiǎn)單的手動(dòng)測(cè)試和大規(guī)模的ATE之間，低預(yù)算和中等規(guī)模的測(cè)試成為本文的重點(diǎn)。這些類型的測(cè)試系統(tǒng)通常專用于在個(gè)人計(jì)算機(jī)的控制下測(cè)試特定的組件或電路。與大規(guī)模ATE相比，它們?nèi)狈`活性和測(cè)試復(fù)雜性。但是，為此設(shè)備支付的價(jià)格通?？梢宰C明其使用合理；它比大型測(cè)試儀便宜得多。參見(jiàn)圖1。

測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜程度從（a）勞動(dòng)密集型手動(dòng)測(cè)試到（d）全自動(dòng)測(cè)試設(shè)備。本文重點(diǎn)介紹低預(yù)算和中等規(guī)模的測(cè)試系統(tǒng)（b和c）。

將PC連接到測(cè)試設(shè)備

PC并行端口

將測(cè)試設(shè)備和被測(cè)設(shè)備（DUT）連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)的最簡(jiǎn)單方法之一是使用PC的并行端口。該端口是幾乎每臺(tái)IBM兼容PC上的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)并行端口提供12個(gè)邏輯輸出和5個(gè)輸入，可以直接連接到TTL / CMOS電路。您還可以使用許多現(xiàn)代計(jì)算機(jī)上發(fā)現(xiàn)的并行端口的增強(qiáng)版本。軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單：PC并行端口易于使用C或Basic進(jìn)行編程。有關(guān)編程的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱Jan Axelson的“并行端口完成”。

由于PC包含操作PC并行端口所需的硬件，因此無(wú)需打開(kāi)PC即可安裝卡。因此，使用并行端口可以消除由于計(jì)算機(jī)打開(kāi)時(shí)操作不當(dāng)而造成的ESD損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

工程師將并行端口連接到各種類型的接口。并行端口通常驅(qū)動(dòng)2線I2C接口。由于I2C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定I2C發(fā)射器通過(guò)集電極開(kāi)路輸出提供邏輯信號(hào)，因此接口電路可以像單個(gè)74HC05集電極開(kāi)路逆變器IC一樣簡(jiǎn)單。圖2說(shuō)明了一個(gè)并行端口到I2C的接口，該接口向DUT發(fā)送數(shù)據(jù)和從DUT接收數(shù)據(jù)。

該并行端口至I2C接口可提供集電極開(kāi)路連接到I2C規(guī)范要求的I2C串行端口。MAX367電路保護(hù)器IC可防止超過(guò)電源軌的電壓損壞接口電路以及并行端口本身。

除了通過(guò)PC并行端口進(jìn)行通信的優(yōu)點(diǎn)外，它的使用還伴隨著一些小缺陷。例如，當(dāng)使用為Microsoft Windows編寫(xiě)的程序時(shí)，可以專用于該應(yīng)用程序的未使用并行端口輸入引腳的數(shù)量減少到四個(gè)。發(fā)生此問(wèn)題的原因?yàn)镸icrosoft Windows編寫(xiě)的程序不能可靠地確定并行端口的地址。將并行端口的輸出引腳之一連接到其輸入引腳之一，可使軟件自動(dòng)確定并行端口地址。但是，這樣做會(huì)將可用的輸入引腳數(shù)減少到四個(gè)。如果超過(guò)電源軌的電壓與連接到并行端口的任何電路接觸，則會(huì)出現(xiàn)更困難的問(wèn)題。

防止過(guò)高電壓的一種方法是包括電路保護(hù)器芯片。圖2所示的MAX367電路保護(hù)器IC可以防止這種情況的發(fā)生。（該圖所示的電路可從Maxim的接口板上獲得。）當(dāng)施加到該IC內(nèi)任何保護(hù)器任一側(cè)的電壓超過(guò)電源軌時(shí)，特定保護(hù)器的電阻將變得非常高，從而阻止了可觀的電流流過(guò)它。同樣，芯片將電壓限制在電源軌之內(nèi)，以確保避免無(wú)意中將SCL，SDA或DUT +5 V引腳上放置的任何高電壓損壞接口電路和并行端口。

使用PC并行端口時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)其他一些小問(wèn)題。由于只能從未使用的并行端口輸出引腳中汲取少量功率（不超過(guò)10 mA，輸出電壓可能下降至3 V，因此可能需要外部電源）。然而，精心設(shè)計(jì)的微功率系統(tǒng)可以消除對(duì)這種外部電源的需求。另一個(gè)可能的問(wèn)題是，從一臺(tái)PC到另一臺(tái)PC，并行端口邏輯電平可能會(huì)有所不同。由于計(jì)算機(jī)制造商在其計(jì)算機(jī)內(nèi)使用S，TTL，LSTTL或CMOS輸出驅(qū)動(dòng)器，因此某些驅(qū)動(dòng)器提供的輸出電平接近5 V，而另一些驅(qū)動(dòng)器的輸出電平則接近3V。

低預(yù)算的測(cè)試系統(tǒng)通常共享一臺(tái)運(yùn)行其他應(yīng)用程序的計(jì)算機(jī)，這可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。例如，當(dāng)計(jì)算機(jī)包括打印驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，即使沒(méi)有任何打印，它也可以保持對(duì)并行端口的控制。由于大多數(shù)PC僅包含一個(gè)并行端口，因此在這種情況下無(wú)法通過(guò)該端口與測(cè)試設(shè)備進(jìn)行通信?？赡艿目偩€爭(zhēng)用的另一個(gè)來(lái)源是插入并行端口的軟件保護(hù)密鑰。

當(dāng)今的計(jì)算機(jī)通常包括允許通過(guò)并行端口進(jìn)行雙向通信的增強(qiáng)功能。相對(duì)較新的ECP和EPP標(biāo)準(zhǔn)允許并行端口自動(dòng)向PC和從PC傳輸數(shù)據(jù)塊（即雙向傳輸）。有時(shí)系統(tǒng)BIOS禁用這些增強(qiáng)功能，有時(shí)包含這些增強(qiáng)功能的計(jì)算機(jī)與其他計(jì)算機(jī)不兼容。

當(dāng)必須以精確的時(shí)序與測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí)，并行端口可能不是正確的選擇。主處理器刷新PC的動(dòng)態(tài)內(nèi)存時(shí)的周期性間隔通常會(huì)導(dǎo)致并行端口合成的波形“抖動(dòng)”。更糟糕的是，使用Windows時(shí)，驅(qū)動(dòng)并行端口的程序可能會(huì)定期中斷。盡管所有已編程的事件均以正確的順序發(fā)生，但不能保證這些事件的確切時(shí)間。

PC串口（RS-232）

PC串行端口（有時(shí)稱為RS-232端口）為將PC連接到被測(cè)設(shè)備提供了另一種簡(jiǎn)便的方法。像并行端口一樣，大多數(shù)PC上都可以使用串行端口。不需要安裝接口卡。但是，與使用邏輯電平電壓的并行端口不同，串行端口的信號(hào)電壓會(huì)正負(fù)擺動(dòng)。RS-232規(guī)范要求的發(fā)送器電壓電平至少為±5V。但是，實(shí)際上，電壓電平可以在±3 V至±30 V之間變化。使用并行端口時(shí)發(fā)生的邏輯電平變化不會(huì)不適用于串行端口，因?yàn)樵诮邮盏絉S-232信號(hào)后，RS-232接收器提供的邏輯電平輸出接近為接收器供電的電源電壓（如果輸出負(fù)載較輕）。

串行端口在每條信號(hào)線上僅允許一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，因此它一次只能將PC連接到一個(gè)設(shè)備。有些設(shè)備通過(guò)使用硬件握手線進(jìn)行信號(hào)傳輸來(lái)克服此限制；但是，這是一種非傳統(tǒng)的技術(shù)，其描述超出了本文的范圍。由于PC通常僅包含一個(gè)或兩個(gè)串行端口，并且每臺(tái)儀器都需要專用端口，因此基于串行端口的測(cè)試系統(tǒng)的擴(kuò)展能力有限。

串行端口提供的功率甚至比并行端口少，并且電壓電平不受調(diào)節(jié)。如上所述，這些電壓可以在3 V至30 V的范圍內(nèi)，并且信號(hào)極性可以為正或負(fù)。借助一些附加電路，串行端口可以為微功率電路供電，但是大多數(shù)應(yīng)用都需要外部電源。

使用串行端口時(shí)，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)通常需要一個(gè)微控制器。一些微控制器，例如68HC11、8051和PIC16C63，都包含一個(gè)UART。這些微控制器與MAX3320 RS-232收發(fā)器和低成本陶瓷諧振器配合使用，可以從PC上運(yùn)行的用戶界面程序接收命令。該用戶界面的兩個(gè)選項(xiàng)是可能的：使用純文本終端程序（例如，Hyperterminal或Procomm）或自定義圖形界面。

從用戶界面接收到這些命令后，圖3中所示的微處理器無(wú)需PC即可執(zhí)行相對(duì)復(fù)雜的控制功能。

這些微處理器通過(guò)串行總線從PC接收命令后，無(wú)需PC即可執(zhí)行相對(duì)復(fù)雜的控制功能。

IEEE-488總線

IEEE-488總線是一個(gè)更復(fù)雜但用途更廣泛的系統(tǒng)。也稱為GPIB或HPIB總線。與串行和并行端口不同，此總線一次可以直接連接到多個(gè)儀器。

IEEE-488規(guī)范可以允許多個(gè)儀器共享同一條總線，因?yàn)榕c所討論的串行和并行端口相比，IEEE-488總線使用不同的輸出驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)。每個(gè)IEEE-488驅(qū)動(dòng)器均包括一個(gè)強(qiáng)下拉電阻和一個(gè)弱上拉電阻，從而允許連接到總線的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備將每條信號(hào)線拉低（或在沒(méi)有設(shè)備斷言為低的情況下使線路保持高電平）。

使用此總線還具有其他優(yōu)勢(shì)。IEEE-488接口的這種優(yōu)點(diǎn)之一是它包括有助于防止數(shù)據(jù)丟失的硬件握手。另一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)是它在主要的臺(tái)式測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商（例如，HP / Agilent，Tektronix，F(xiàn)luke和Keithley）中非常受歡迎。由于IEEE-488總線提供電源，繼電器開(kāi)關(guān)組，環(huán)境箱，示波器，數(shù)字電壓表，函數(shù)發(fā)生器和其他設(shè)備，因此您幾乎可以使任何臺(tái)式測(cè)試設(shè)置自動(dòng)化。

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