基于FPGA的PCB抄板测试机硬件电路设计

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引言

PCB 抄板光板测试机基本的测试原理是欧姆定律，其测试方法是将待测试点间加一定的测试电压，用译码电路选中PCB抄板上待测试的两点，获得两点间电阻值对应的电压信号，通过电压比较电路，测试出两点间的电阻或通断情况。 重复以上步骤多次，即可实现对整个电路板的测试。

由于被测试的点数比较多， PCB抄板一般测试机都在2048点以上，测试控制电路比较复杂，测试点的查找方法以及切换方法直接影响测试机的测试速度，本文研究了基于FPGA的硬件控制系统PCB抄板设计。

硬件控制系统

测试过程是在上位计PCB抄板算机的控制下，控制测试电路分别打开不同的测试开关。测试机系统由以下几部分构成: 上位计算机PC104 、测试控制逻辑(由FPGA 实现) 、高压测试电路。 其中上位机主要完成人机交互、测试算法、测试数据处理以及控制输出等功能。 FPGA 控制高压测试电路完成对PCB抄板 的测试过程。

本系统以一台PC104 为上位计算机，以FPGA为核心，通过PC104 总线实现上位机对测试的控制。

测试系统总体框图如图1所示。
 
FPGA与PC104的接口电路

PC104总线是抄板一种专为嵌入式控制定义的工业控制总线，其信号定义与ISA 总线基本相同。 PC104总线共有4 类总线周期，即8 位的总线周期、16 位的总线周期、DMA 总线周期和刷新总线周期。 16 位的I/O总线周期为3 个时钟周期，8 位的I/O总线周期为6 个时钟周期。 为了提高通信的速度，ISA总线采用16 位通信方式，即16 位I/O方式。 为了充分利用PC104的资源，应用PC104的系统总线PCB抄板扩展后对FPGA 进行在线配置。正常工作时通过PC104总线与FPGA进行数据通信。