黄春梅



以单片机为核心控制器的电子数码产品“芯片级”检测维修平台建设

黄春梅

广州广电计量检测股份有限公司，广东 广州 510000

使用“模块化”设计有利于促进“芯片级”检测维修行业发展的规模化进程不断加速，有利于培养行业内高技术人才。该平台应用的是以单片机为核心控制器的电子数码产品，通过I/O口可直接检测模拟电压，借助串行通信口和计算机系统连接在一起。因而，该平台具有检测智能化和管理网络化的优点，若平台出现问题，系统可自动对其检测，准确定位故障所在地，修复之后，系统也可对其进行评价。该平台在实际使用中，效果良好。因其稳定的工作性能、便捷的使用方式、超高的性价比，该平台有良好的推广价值。

芯片级检测维修；智能；I/O口检测电压；单片机

以往的“芯片级”检测维修，主要以人工为主。人工维修花费的时间长，维修进程慢，并且需要支付给维修人员高昂的费用，阻碍了维修检测产业的发展规模。本文研究的电子数码产品“芯片级”检测维修平台把单片机作为控制核心，若平台出现问题，系统可自动对其检测，准确定位故障所在地，修复之后，系统也可对其进行评价。依靠便捷的网络管理，可以大幅缩减维修时间，减少成本投入。

1 系统方案分析

1.1 检测维修平台设计方案分析

电子数码产品“芯片级”检测维修平台被分成七个模块，包括控制键盘区、液晶显示区、串行通信接口区、条码扫描区、数据采集区、测量探头区和核心控制区，其中核心控制区是核心板块。该平台使用“模块化”模式进行组装，可以自动检测故障，并对其进行跟踪定位管理，可以自动评估修复状态，对平台实行自动化管理。

操作流程如下：第一，借助工具——条码扫描仪，扫描待检测电路板的条形码，目的是清楚地查阅到该电路板的具体信息，方便查阅核心控制电路所存放的数据信息；第二，在待测电路板上接入测量探头，探测待测电路板的关键测试点，借助数据采集电路探测结果传输给核心控制电路；第三，核心控制器自动比较实际数据与存档数据是否有出入，计入参数变化，自动识别出现故障的零件；第四，检测结果被控制键盘区输送到液晶显示器上。

1.2 检测维修平台应用方案分析

在应用时，在实际运行中，在串行通信接口的辅助之下，该平台与台式计算机连为一个整体，进行数据传输，与此同时接入数字万用表、风枪焊接台、“芯片级”维修工具箱。借助上述辅助设备，使整个检测维修平台构成一个完整的单位体系。将多个单位体系连成一体，借助交换机的转换与连接功能，形成一个大的局域网，并配置服务器，安装相关的管理软件。基于上述内容可组成本文中提及的电子数码产品“芯片级”检测维修应用系统，该系统可实现网络化管理。具体的操作方案如图1所示。

“芯片级”检测维修平台作为下位机，它的主要功能是传输数据，将采集数据借助串行通信接口的传输功能，传递到上位机——台式计算机。台式计算机将数据及时反馈到交换机，传输到局域网中。这样一来，该局域网既可以汇总单个体系的练习评分情况，直接对其相关单位工作人员进行考核，方便管理，又可以应用到多个单位体系之间的竞赛中，还可以同时对多个单位体系进行维修检测，还可以便于检测系统进行大数据分析，实现数据管理的职能化。

图1 应用方案框图

2 数据采集模块设计与分析

2.1 普通I/O口检测电压原理分析

顾名思义，该平台的数据采集模块的功能是采集待测电路板的数据信息，即收录所涉及电路的关键点的模拟电压值。第一，信号输出环节。从PWM口（其位置处于单片机内）输出占空比，该信号流经RC阻容滤波电路，会形成新的基准电压，它的电压幅度0～5 V之间。其次，数据做比较环节。将基准电压数值与原始数据进行比较，其结果会直接返回到REF口（其位置处于单片机内）。再次，跟踪检测REF口的电平状态，做好详细记录。最后，计算被测电压值。参照单片机的定时/计数器的统计结果，依据计数值与被测电压的电压值之间的正比关系，求得被测电压。

2.2 硬件电路设计

单片机因其使用了内部集成比较器，因而在检测及设计电路时可以较为简单些，避免了烦琐的工序。如果单片机没有使用内部集成比较器，那么出于节约成本的目的，在不外扩的前提下，可以选用普通I/O口的门槛电压。虽然这样做可以节省成本，但是会降低电路的转换检测精度，影响产品的一致性。

2.3 软件程序设计

单片机的运行流程时所使用的是定时中断法。调动一次采集程序，需要间隔50 us。第一，做出判断。判断基准电压值和被测电压值，开启AD计数器，若被测电压数值大于基准电压值则停止计算，关掉计数器。第二，做好占空比的调节。打开待PWM口状态与REF口状态趋于一致时，关闭周期计数器。第三，保存数值。将AD计数器和周期计数器的数据保存好之后，再进行归零处置，以期做好下一个周期的准备工作。

采用普通I/O口检测的单片机，在测量模拟电压数值时，系统的工作频率要高于装有内部集成比较器的单片机。这样做的好处是方便随时调出ADC检测处理程序。

3 串行通信协议

借助串行通信接口，电子数码产品“芯片级”检测维修平台与台式计算机可以连接在一起，最终达到数据通信的目的。具体的协议流程如下所示。

（1）帧格式（n+3个字节）：总字节数+帧命令+帧内容+校验码。

（2）总字节数（1个字节）：该帧所用到的字节总数，每帧最大限度是128个字节。

（3）帧命令（1个字节）：传输帧命令。

（4）帧内容（n个字节）：传输帧内容。

（5）校验码（1个字节）：校验程序中所用到的所有字节。

4 结语

检测维修平台在实际使用中，效果良好。因其稳定的工作性能、便捷的使用方式、超高的性价比，便于培养高素质人才，因此该平台有良好的推广价值。

[1]陈正振. 一款电子数码产品“芯片级”检测维修平台的开发与应用[J]. 广西民族大学学报（自然科学版），2016，22（4）：73-76.

[2]蒋国峰，王柱山. 利用单片机为核心构建某机载电台检测控制器[J]. 电子测量技术，2008（5）：155-157.

The Development of “Chip-level” Inspection and Maintenance Platform for Electronic Digital Products Using SCM as Core Controller

Huang Chunmei

Guangzhou GRG Metrology and Test Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000

The use of “modular” design is conducive to promoting the “chip-level” inspection and maintenance industry to accelerate the scale of the development process, and is conducive to the development of high-tech talent in the industry. This platform is based on the microcontroller as the core controller of electronic digital products. The analog voltage can be directly detected through the I/O port and connected with the computer system through the serial communication port. Therefore, the platform has the advantages of intelligent detection and network management. If there is a problem with the platform, the system can automatically detect it and locate the fault accurately. After the repair, the system can also evaluate it. The platform is effective in practical use. Because of its stable work performance, convenient use, and high cost performance, the platform has a good promotion value.

chip level inspection and maintenance; intelligence; I/O port detection voltage; single-chip computer

TN06

A