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第1章　绪论1

1.1 自动测试系统的基本概况1

1.1.1 自动测试系统和通用接口的基本概念1

1.1.2　GPIB接口的基本概况2

1.1.3　VXI仪用总线的基本概况4

1.1.4　VPP软件规范概况5

1.2　虚拟仪器的基本概念6

1.2.1　虚拟仪器的主要功能6

1.2.2　USB接口的基本概况7

1.2.3　虚拟仪器软件开发工具9

1.3 自动测试技术的发展和本书的主要内容11

1.3.1 自动测试系统的发展过程11

1.3.2　PXI和LXI总线系统12

1.3.3　自动测试的应用领域13

1.3.4　自动测试技术的发展规律14

1.3.5　测试工程师的责任和本书的主要内容16

本章小结17

参考文献17

第2章　数据采集器18

2.1　数据采集器的基本概念18

2.1.1　数据采集器的基本结构18

2.1.2　A/D转换器的量化功能19

2.1.3　A/D转换器的基本工作原理和控制方式20

2.1.4　采样保持器的工作原理23

2.1.5　A/D转换器的主要性能指标和选择原则24

2.2　数据采集器的通道调理电路25

2.2.1　缓冲放大器与仪器放大器26

2.2.2　隔离放大器27

2.2.3　滤波器的基本概念31

2.2.4　滤波器电路设计的归一化实现33

2.2.5　Bach滤波器的设计方法35

2.2.6　开关电容滤波器SCF36

2.2.7　多路通道开关39

2.3　数据采集器的操作控制42

2.3.1　典型的嵌入式微控制器42

2.3.2　接口芯片的总线操作43

2.3.3　I2C总线的数据传输44

2.3.4　SPI接口的操作46

2.3.5　LVDS总线差分接口48

2.3.6　数据采集器定时采样的控制方式48

2.3.7　数据采集器中的实时操作系统50

2.4　数据采集过程中的采样问题讨论52

2.4.1　采样定理和混叠现象52

2.4.2　抗混叠滤波器及其有关参数的选择54

2.4.3　周期信号的M/N采样方法57

本章小结58

参考文献58

第3章　GPIB通用接口总线60

3.1 GPIB通用接口总线的基本原理60

3.1.1　GPIB通用接口总线的基本概念60

3.1.2　GPIB规范的要点说明62

3.2　可程控仪器的CPIB接口开发68

3.2.1　可程控仪器的GPIB接口电路68

3.2.2　接口芯片的功能寄存器70

3.2.3　可程控仪器的基本工作流程75

3.3　GPIB总线控制器79

3.3.1　GPIB总线控制器的工作原理79

3.3.2　总线控制器命令函数的设计和使用82

3.3.3　基于GPIB接口的微机光谱分析系统85

3.4　IEEE488.2和SCPI规范要点89

3.4.1　ANSI/IEEE488.2规范的要点介绍89

3.4.2　可程控仪器标准命令SCPI规范的要点说明93

3.4.3　可程控仪器编程控制的示例94

本章小结97

参考文献97

第4章　VXI仪用总线系统99

4.1 VXI总线的基本概念99

4.1.1　VME总线的基本结构特点99

4.1.2　针对测试扩展的VXI总线结构102

4.1.3　VXI机箱和模件的机械结构103

4.1.4　VXI总线的电气特性和电磁兼容性要求104

4.1.5　VXI总线的系统配置105

4.2　VXI总线系统的工作原理107

4.2.1　逻辑器件和地址空间107

4.2.2　主模块与从模块的数据传输方式108

4.2.3　VXI器件的接口寄存器组109

4.2.4　消息基器件之间的通信协议110

4.2.5　VXI器件的初始化过程111

4.2.6　VXI资源管理器与0槽控制器112

4.3　VXI系统主机的工作方式和应用示例113

4.3.1　GPIB/VXI的总线控制方式113

4.3.2　嵌入式主机的VXI系统工作方式116

4.3.3　仪器驱动程序117

4.3.4　用于地震模拟试验的VXI自动测试系统118

4.4　VXI总线即插即用规范119

4.4.1 自下而上的VISA结构120

4.4.2　VISA的I/O控制函数集121

4.4.3　仪器驱动程序的接口模型123

4.4.4　VPP软面板124

4.4.5　VISA资源描述和资源管理器124

4.5　软件开发平台LabWindows/CVI126

4.5.1　编程环境和编程方式126

4.5.2　编程示例129

4.5.3　IVI可互换仪器驱动程序的概念132

4.5.4　独立发布软件的生成132

本章小结133

参考文献134

第5章　测试系统的远程操作135

5.1 串行通信和RS-232协议135

5.1.1　串行通信的基本概念和分类135

5.1.2　异步串行通信的UART协议136

5.1.3　RS-232接口标准136

5.1.4　信号电平的转换139

5.2　RS-232对调制解调器的控制139

5.2.1　公用电话系统的通信过程139

5.2.2　信号调制技术140

5.2.3　调制解调器及其控制方式141

5.2.4　智能调制解调器的管理142

5.3 自动测试系统中PC主机的串口操作144

5.3.1　微机之间的RS-232串口连接方法145

5.3.2　20mA电流环接口与现场总线485接口146

5.3.3 Windows环境下PC串口的VB编程147

5.3.4　XMODEM通信协议148

5.3.5　循环冗余校验码CRC算法149

5.3.6　强震观测系统远程监控的实例分析152

5.4　基于TCP/IP的远程测控功能155

5.4.1　TCP/IP网络通信协议155

5.4.2　测控系统对网络通信的基本要求156

5.4.3　远程实时监控的端口操作实现方法158

5.4.4　数据传输的电子邮件实现方法160

5.4.5　文件传输的FTP实现方法161

5.4.6　远程操作的工作示例162

5.4.7　嵌入式系统中的网络接口与应用方法162

5.5　用于远程测试的无线通信165

5.5.1　GSM和SMS手机短信业务的基本概况165

5.5.2　GSM模块的应用方法166

5.5.3　串口编程操作的要点167

5.5.4　无线通信网络ZigBee168

本章小结171

参考文献171

第6章　基于USB的虚拟仪器173

6.1 USB的数据通信原理和协议要点173

6.1.1　USB系统底层的树形结构173

6.1.2　差分信号与总线状态174

6.1.3　传输事务和信息包的基本结构175

6.1.4　数据传输的帧结构和传输类型176

6.1.5　控制传输的工作过程178

6.1.6　USB系统工作的两个阶段179

6.1.7　USB系统的开发180

6.2　USB设备接口控制器的开发181

6.2.1　USB通用接口模块的基本结构181

6.2.2　核心接口芯片USBN9604的操作原理183

6.2.3　USB设备接口控制的程序固件185

6.2.4　通用接口模块的使用方法187

6.3　USB主机操作软件的开发188

6.3.1　USB设备驱动程序189

6.3.2　人机接口设备HID协议189

6.3.3　在VB中调用Windows的API函数190

6.3.4　在PC主机中建立支持USB设备的通用方式192

6.3.5　USB操作类函数的实现方法193

6.4　基于USB的信源／数采装置195

6.4.1　信源／数采设备的电路设计195

6.4.2　设备控制固件程序的建立197

6.4.3　不同工作模式的虚拟仪器应用198

6.5 支持USB接口的50MHz高速数据采集器200

6.5.1　高速数据采集器的系统结构200

6.5.2　核心器件的原理和时序201

6.5.3　控制电路的CPLD实现202

6.5.4　USB接口和虚拟仪器模式204

6.6　高速数据传输和同步问题的探讨205

6.6.1　影响USB2.0数据传输速度的因素分析205

6.6.2　USB2.0设备控制器的高速工作模式206

6.6.3　建立UXI测试总线的构想208

本章小结210

参考文献211

第7章　PCB电子功能模件的自动测试212

7.1　PCB电子功能模件测试的基本概念212

7.1.1　PCB电子功能模件测试的基本方法212

7.1.2　传统ATE设备的基本情况213

7.1.3　针床和夹具结构215

7.1.4　PCB功能模件测试要求的新动向216

7.2　模拟电路的路内测试217

7.2.1　PCB模拟器件路内测试的基本原理217

7.2.2　阻抗测试的相关分析法218

7.2.3　保护地的概念和三线法路内测试219

7.2.4　三线法路内测试的误差分析220

7.2.5　六线测试的原理221

7.2.6　非线性器件的测试方法223

7.2.7　虚拟仪器的实现方案223

7.2.8　通用可程控仪器的使用225

7.3　PCB模件的功能测试227

7.3.1　测试设备的设计思想227

7.3.2　面向微处理器的总线测试228

7.3.3　逻辑分析功能的实现方法229

7.3.4　特征分析功能及其软件实现232

7.3.5　功能测试系统的主操作界面234

7.4　边界扫描测试与IEEE1149规范236

7.4.1　边界扫描测试的基本原理和基本单元结构236

7.4.2　边界扫描测试控制器及其访问端口237

7.4.3　TAP控制器的状态控制238

7.4.4　边界扫描测试的操作指令及工作方式239

7.4.5　边界扫描的描述语言BSDL242

7.4.6　边界扫描在板级测试中的连接方式243

7.4.7　边界扫描测试系统的虚拟仪器示例244

7.4.8　边界扫描虚拟仪器的上层软件247

7.4.9　混合信号测试及总线标准248

本章小结252

参考文献252

第8章　典型软件算法和典型应用系统254

8.1　频谱分析254

8.1.1　频谱分析的基本概念254

8.1.2　离散傅里叶变换256

8.1.3　应用DFT进行频谱分析256

8.1.4　FFT的基本原理和程序实现258

8.2　数字滤波器设计260

8.2.1　数字滤波器的等效离散化设计方法260

8.2.2　数字滤波器的FIR和IIR形式262

8.2.3　典型一阶IIR滤波器的参数确定262

8.2.4　四点加权的FIR数字滤波器263

8.2.5　数字滤波器的使用264

8.3　时间序列的建模分析265

8.3.1　最小二乘的参数估计算法（LS算法）265

8.3.2　时间序列的ARMAX模型268

8.3.3　最优激励信号的选择269

8.4　基于数理统计的可信度分析方法271

8.4.1　最小二乘估计参数的分布情况271

8.4.2　方差的估计273

8.4.3　估计参数的置信区间274

8.5　大型旋转机械的状态监测与故障诊断276

8.5.1　200MW和300MW汽轮发电机组转子的状态监测277

8.5.2　传感器和监测仪表的配置279

8.5.3　数据采集器的工作特点281

8.5.4　计算机监测分析软件282

8.5.5　故障诊断的模糊推理与专家系统简介285

8.6　用于心电监测的虚拟仪器开发288

8.6.1　心电测试原理288

8.6.2　虚拟仪器的结构设计289

8.6.3　基于SOC的USB设备控制器290

8.6.4　前置放大电路的构建290

8.6.5　PC应用软件的开发293

本章小结295

参考文献295

参考复习题296