曾进豪

（中国电子科技集团公司第三研究所，北京 100015）

1 地铁列车广播系统模块测试存在的问题

地铁列车广播系统[1]（以下简称广播系统）一般使用标准机箱作为载体，内置不同的功能模块，组成广播系统的设备。这些功能模块多以规格统一的印制板的形式存在，对这些板卡的测试非常重要。一方面，板卡是否合格决定了所组成的设备是否合格；另一方面，一旦设备出现故障，需要知道哪块板卡有问题。然而，对这些板卡的测试需要很多条件。首先，由于这些板卡必须先组成设备，再组成系统，才具有完整的信号通路，因此常规测试方法必须搭建一个“最小广播系统”才能进行测试；其次，测试人员必须对广播系统非常了解，会在诸如“广播、对讲、告警”等不同业务模式之间切换；最后，测试人员还需要能熟练操作很多仪器，对测试人员的要求很高。即便如此，一个熟练的测试人员高强度地工作8 h也仅能测试80块板卡。在这样高强度的工作下，测试人员难免出现差错。而一旦出错，有问题的板卡就会成为维保工作的梦魇。因此，迫切需要一种能够高效、准确测试广播系统板卡的自动测试平台，以提高测试效率，降低测试和维护的 成本。

2 平台设计

板卡自动测试平台需要一个人机交互界面、一个测试用的实体以及一套控制测试流程的软件。其组成如图1所示：

图1 板卡自动测试平台的组成

在此平台中，上位机完成发出人机交互和测试指令的功能，同时也是测试数据的记录和归档者。测试单元即是测试实体，完成测试信号的产生和测试结果的判定、上传。自动测试平台还需要在被测板卡或设备上嵌入检测电路。

测试单元采用母板+插板的设计，如图2所示。测试单元可以多个级联使用，这样可以灵活组合，同时满足单个设备少量板卡的测试和生产阶段批量板卡测试需求。

图2 测试单元的结构

待测板卡卡槽是待测板卡的接入接口。这个接口是标准接口，即对所有待测板卡都是一样的接口，具备防呆设计。这样的设计是为了让测试人员可以盲插待测板卡，板卡的识别由测试控制板自动完成，降低了对测试人员的要求，同时消除了插错板卡的可能。测试控制板会根据插入的板卡类型自动产生测试信号、自动记录测试数据、自动判定测试结果，从而避免了人工操作可能产生的错误。

3 自动测试流程

测试控制板负责对待测板卡进行自动测试，可自动判断板卡类型，自动完成测试工作，并将测试结果发送给上位机。测试控制板的测试流程如图3所示。

图3 自动测试流程

自动测试控制程序根据板卡类型启用不同的测试项目，可对待测板卡的电压、电流、CAN总线[2]通信、RS-485通信、GPIO信号及音频通道参数等进行测试。测试原理如下。

测试控制板通过CAN通信判断待测板卡插入卡槽的位置，从而实现待测板卡可以在任意卡槽位置接入。测试控制板对待测板卡的类型编码进行检测，判断待测板卡类型，然后启动相应测试项目。主要的测试项目如下。

（1）CAN通信测试。测试控制板通过CAN接口接收待测板的板卡ID、待测板卡工作时长信息、工作电压及电流信息。之后进行CAN总线通信可靠性测试，即发送一组测试数据给待测板卡，待测板卡的CAN口接收后将收到的数据再返给测试控制板，测试控制板检测数据收发是否正常，重复多次并统计误码率。

（2）音频通道检测。测试控制板发模拟音频信号（1 kHz、0 dBu）到待测板卡音频输入端，音频信号通过待测板卡的全部音频通路，板卡自身的检测电路对音频输出端的模拟信号采样并计算信号幅值，将幅值结果返给测试控制板。

（3）GPIO控制信号检测。GPIO作为输入时，测试控制板发送一组数据给待测板卡，待测板卡通过CAN通信给测试控制板反馈接收到的GPIO数据。测试控制板对发送和接收的结果进行比较，从而判断待测板卡GPIO处理电路工作是否正常。GPIO作为输出时，测试控制板通过CAN通信发送一组数据，待测板卡接收数据后，通过GPIO管脚输出。测试控制板读取数据后与已发送数据进行比较，判断待测板卡GPIO处理电路工作是否正常。

4 柔性测试设计

柔性测试设计的目的有两个。

（1）当有大量板卡需要测试、老化时能够方便、快速、准确地进行批量测试的工作，通过测试单元的标准化实现。测试单元的标准化是指测试单元与具体广播系统无关，每个测试单元有自己的识别码，用于上位机向各个测试单元发送测试指令、识别测试数据来自哪台测试单元。批量测试容量的大小仅取决于测试单元识别码的数量。目前测试单元识别码的数量为255，即上位机可以同时连接255台测试单元，每个测试单元可以插入8块待测板卡，这样一次可以对255×8=2 040块板卡进行测试。如果有需要，可以改变识别码的数据宽度来进一 步扩充。

（2）当测试项目有变化、增加或减少时，可以根据需要更改测试单元内的测试控制板上的软件，从而灵活调整测试项目乃至测试流程。即测试控制板也是个“标准化”设计，可以通过加载不同的程序实现不同的测试功能。这样的设计可以应对广播系统的定制化需求，避免为不同的广播系统设计不同的测试平台，从而减少资源浪费。

5 结 语

广播系统板卡自动测试平台可以实现大容量（最大255×8块板卡）、高精度的测试。测试项目覆盖电压、电流、音频电平、频响、失真[3]、噪声、 RS-485总线以及CAN总线。测试过程实现了板卡自动识别、测试流程自动控制、测试信号自动产生以及测试结果的自动判定、记录、归档。测试工作效率由单人每天完成80块板卡测试提高到仅需 2 min即可完成80块板卡测试。同时减轻了测试工作强度，测试人员仅需要稍加培训掌握上位机测试界面的操作即可。可见，广播系统板卡自动测试平台创造了一种全新的测试工作模式，可以大幅提高广播系统板卡测试和日后广播系统硬件维护工作的效率，降低工作成本。该平台未来与人工智能、大数据、云计算等技术相结合，会具有更广阔的发展前景。