数字电路板边界扫描故障诊断与无误判抗混淆优化算法研究

摘要

本文提出了电路板边界扫描故障测试诊断系统的设计与实现方法，包括理论研究、系统硬件构成、算法实现、故障诊断流程设计、验证及测试平台的建立等。详细研究了无误判抗混淆优化算法，并且将此算法应用到电路板故障诊断中，在保证无征兆误判且紧缩的测试矩阵前提下，可以最大限度的解决了桥接故障与呆滞故障的征兆混淆问题。 本文首先总结电路板故障诊断技术的发展现状，介绍了边界扫描技术研究动态；然后从硬件结构到软件系统，详细地介绍了边界扫描技术原理以及边界扫描标准，为研究电路板故障诊断理论，提供了方法上的支撑。并分析和总结归纳了电路板中常见故障模型，在此基础上，结合边界扫描测试技术在电路板故障诊断中的理论，包括测试模型的建立，测试算法，测试步骤以及诊断方法。讨论了边界扫描测试中的测试优化问题。通过对电路板故障诊断中的征兆误判与征兆混淆的详细分析，运用无误判抗混淆诊断优化算法的基本思想到电路板的故障诊断中，无误判抗混淆算法生成的测试矩阵能够确保无征兆误判和无征兆混淆，同时该算法还能将大的测试矩阵压缩成小规模的测试矩阵。在其生成的测试矩阵中各并行测试向量互不相同，但都具有相同的权值，权值可以由故障诊断系统的设计者预先设定，当这些并行测试向量从计算机中依次加载到被测电路板后，可以获取相应的响应向量，供诊断系统进行测试响应分析，从而检测出呆滞故障和桥接故障。实验表明，无误判抗混淆算法生成的测试矩阵具有较高的故障覆盖率。 本文最后设计了一个以计算机为平台，通过并行下载电缆ByteBlaster实现PC机并口与电路板TAP接口的连接，依靠软件实现数据通信和故障诊断的测试系统，包括被测电路板的设计与实现、支持边界扫描结构芯片的装配、接口电路的设计、扫描链完备性诊断流程设计、电路板故障诊断测试向量集的生成以及诊断策略的设计。并利用该测试系统对无误判抗混淆优化算法进行了验证，结果表明：本文设计的测试系统可以最大限度的解决了桥接故障与呆滞故障混淆问题，且生成的测试矩阵规模较小，紧凑性高，极大的提高了故障检测率。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题的背景及意义

1.2电路板故障诊断技术的发展现状

1.2.1在线测试技术(In-Circuit Test，ICT)

1.2.2可测性设计技术(Designfor Testability,DFT)

1.2.3测试一体化技术(test integration)

1.3边界扫描测试技术的研究动态

1.4论文的主要内容

第二章边界扫描测试诊断理论的研究及应用

2.1边界扫描测试标准的概述

2.2边界扫描测试诊断的硬件结构与控制方法

2.2.1测试存取通道(TAP)

2.2.2边界扫描寄存器(BSR)

2.2.3指令寄存器(IR)

2.2.4 TAP控制器(TAP controller)

2.2.5旁路寄存器

2.3边界扫描测试诊断的软件系统

2.3.1边界扫描描述语言(BSDL)

2.3.2边界扫描指令系统

第三章电路板故障诊断技术的研究

3.1电路板的故障模型

3.1.1呆滞型故障

3.1.2短路型故障

3.1.3时断型故障

3.2基于边界扫描技术的电路板故障测试与诊断

3.2.1布尔矩阵理论

3.2.2边界扫描测试过程的数学模型

3.2.3测试算法

3.2.4诊断

3.2.5测试步骤

第四章无误判抗混淆诊断优化算法

4.1测试算法优化理论

4.1.1问题的引入

4.1.2第Ⅰ类优化问题

4.1.3第Ⅱ类优化问题

4.1.4测试矩阵的生成策略

4.2无误判抗混淆优化算法

4.2.1无误判抗混淆诊断算法的理论基础

4.2.2无误判抗混淆算法的描述

4.2.3无误判抗混淆算法性能分析

第五章试验电路板故障诊断系统的设计与验证

5.1诊断系统总体设计方案

5.2诊断系统的硬件模块

5.2.1被测试电路板的设计与实现

5.2.2支持边界扫描标准芯片

5.2.3硬件接口电路的设计

5.3测试系统的软件模块设计

5.3.1扫描链完备性测试

5.3.2电路板故障测试与诊断

5.4试验电路板故障诊断结果分析

5.4.1桥接故障分析

5.4.2 s-a-0故障分析

5.4.3 s-a-1故障分析

第六章结束语

6 1研究工作总结

6 2研究的创新之处

6 3有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

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