板级BIT的设计与实现

摘要

随着电子技术的快速发展，大量新技术不断应用到航空电子系统上，使得机载设备的功能、性能日趋强大。然而，伴随系统集成度和复杂度的提升，航电系统的检测与维护技术也面临着极大挑战。大量新技术的使用使得航电系统在生产和外场排故中变得非常困难。尤其是针对板级的维修，信号和功能的检测与验证难度大大增加，故障定位很难，工作人员不得不投入大量的时间用于测试，不但效率不高，而且容易误判。因此，人们希望通过在板级功能电路中内建机内自检测（BIT）环节来改善板级功能电路的可测试性。于是，板级BIT的设计越来越受到人们的重视。
　　 本文主要针对航电系统的板级BIT进行了设计和实现，主要以增强板级BIT的检测能力，提高故障定位的准确度为出发点，从三个角度对板级BIT进行了详细设计：
　　 其一，从板级功能电路的分析角度。以某型CPU模块的功能电路作为故障分析对象，采用故障建模思想，对一类功能电路从故障原理上展开分析，通过归纳该类故障的特征构建故障模型，设计出适合板级BIT的测试方法，具有较强的针对性，增强了对该类故障的检测能力。同时，由于测试方法并不局限于某一个故障而是针对一类故障，因此，该测试方法还具有较强的通用性。
　　 其二，从BIT系统的架构设计角度。改变了常规BIT系统围绕模块主处理器设计的模式，采用了增设模块支持单元（MSU）的方法实现了BIT系统的分布式与分层次设计。MSU负责管理与控制整个BIT系统的工作，实时监测、记录与汇总各组成单元的软、硬件故障信息，不仅覆盖了电路工作的电气特性和软件工作的功能特性，而且能够对支持边界扫描测试的超大规模集成电路（VLSI）的连接特性进行自检测，扩大了BIT的检测范围，增强了BIT的检测能力，在信息综合的基础上实现了故障定位。采用该设计模式还能降低主处理单元BIT设计的复杂度，达到解耦的目的。
　　 其三，从故障定位的角度。采用了故障树技术，将板级功能电路的故障关系用树状结构明确的表示出来。当BIT系统检测到故障时，通过在故障树中追溯与比较故障关系，利用排除法即可实现故障的准确定位。
　　 本文的关键技术主要有以下三点，并以CPU模块为例进行BIT系统的设计：
　　 1) 基于MSU的BIT系统的构建；
　　 2) 基于MSU的通用I/O口实现VLSI器件间的互连测试功能；
　　 3) 利用故障树实现板级BIT的故障定位。
　　 总之，本文在分析故障原理和故障模型的基础上，设计了具体的BIT测试方法。在测试性设计不超过功能设计10％的规定下，通过引入模块支持单元MSU的方式，在架构上改进了航电系统板级模块的可测试性设计，扩大了板级BIT系统的检测范围，增强了BIT系统的检测能力，利用故障树技术提高了故障定位的准确度。

目录

1 绪 论

2 BIT技术研究与设计思想

3 板级功能电路的故障分析与BIT方法

4 CPU模块的BIT系统设计

5 BIT系统的验证试验

6 总结与展望

参考文献

致 谢

作者攻读学位期间发表的论文

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