技术领域
[0001] 本
发明涉及电脑主板测试领域，尤其涉及一种电脑主板标准的测试平台架构及利用该平台架构对电脑主板进行测试的方法。
背景技术
[0002] 随着科学技术的发展，电脑已成为了人们工作生活当中的必需品。在批量生产电脑时，如何保证每一台电脑的
质量就显得极为重要。然而随着当前科技发展，电脑主板的集成越来越高，越来越复杂，电脑的升级换代也越来越快，因此电脑主板的测试设备的更新换代也越来越快。如果按照电脑主板的升级换代来同步升级电脑主板测试设备，而上一代的设备又不可以重复利用，那么电脑生产厂家就需要投入越来越多的人
力物力来满足测试的需求。此外，现有的电脑主板标准测试一般都是根据某一款或某几款相近的电脑主板来设计，其兼容性较差，不同类型的电脑主板以及升级换代后的电脑主板进行功能测试时都需要重新设计电脑主板功能测试平台或大部分改动电脑主板功能测试平台后，才能投入到生产测试中。这极大地增长了测试设备的研发周期及调试周期，增加生产厂商的成本投入，且其可重复利用率低，如电脑主板进行下一次更新，又需要重新设计测试平台，成本极高。
[0003] 有鉴于此，有必要设计一款兼容性高、便于升级、升级成本极低且呈模
块化设计的电脑主板测试设备。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服
现有技术的不足,提供一种模块化、兼容性高、便于升级且升级成本低的电脑主板标准的测试平台架构，以及利用该平台架构对待测电脑主板进行测试的方法。
[0005] 本发明所述电脑主板标准的测试平台架构所采用的技术方案是：本发明包括上位机、电控板、供电部分及至少一条测试通道，所述上位机分别与所述电控板及所述测试通道连接，所述供电部分为整个测试平台供电，所述测试通道包括
信号转接板、显示器
背光测试模组、Type-C模组测试板及测试点转接板，所述信号转接板上设置有核心板
底板及若干功能测试板，若干所述功能测试板均与所述核心板底板连接，所述核心板底板与所述上位机相连接，所述显示器背光测试模组、所述Type-C模组测试板及所述测试点转接板均与所述信号转接板相连接，所述Type-C模组测试板通过高频探针与待测电脑主板连接，所述测试点转接板通过普通探针与待测电脑主板连接，所述电控板均与所述高频探针及所述普通探针相连接。
[0006] 由上述方案可见，通过上位机、电控板、测试通道及电源部分的设置及配合，将待测电脑主板置于测试平台上的测试位上并确认待测电脑主板放置到位，通过所述电控板来控制待测电脑主板通过所述普通探针和所述高频探针分别与所述测试点转接板及所述Type-C模组测试板进行连接，上位机通过以太网通讯控制所述核心板，并控制所述测试通道内的所述电源模块板来给待测电脑主板进行上电，待测电脑主板上电成功后，所述上位机控制所述核心板来检测待测电脑主板上预设的关键点的
电压及
电流是否正常，当检测到所有的电压及电流参数正常后，所述上位机控制所述核心板来操作所述信号转接板及所述测试点转接板上的功能测试板及测试
电路对待测电脑主板逐项进行功能测试，直至测试完成；在这一过程中，利用测试点转接板及Type-C模组测试板实现待测电脑主板与信号转接板之间的连接，这种采用模块化的设计，简化了各个板之间的连接，在进行电脑主板功能测试的过程中，可根据具体的需要选择不同的测试模块板，且可实现针对不同型号或具有不同连接针脚
位置的绝大部分不同的待测电脑主板更换对应的测试点转接板即可实现待测电脑主板与信号转接板之间的连接，而无需重新设计测试平台或者全部器件更换，大大地节省了电脑主板测试的成本以及测试周期，极大地提升了整个测试平台的兼容性；当电脑主板更新换代时，也只需要对相应的一些测试模块板进行更换即可，从而实现了测试平台升级周期短，也大大地降低了升级成本。
[0007] 进一步地，所述核心板底板上装置有核心板、通讯控制板、
数据采集模块板、数字万用表模块板、电源时序通道板及高速数据采集模块板，所述通讯控制板、所述数据采集模块板、所述数字万用表模块板、所述电源时序通道板及所述高速数据采集模块板均与所述核心板相连接。由此可见，通过设置专
门的核心板底板来装置电脑功能测试过程中均需调用的模块板，与一般的选用功能测试板分开设计，实现进一步的模块化设计，为后续的更新换代提供保障，保证了低成本及短周期。
[0008] 再进一步地，所述信号转接板上设置的所述功能测试板包括但不限于电源模块板、调试模块板、麦克
风耳机测试板、扬声器测试板、电压测量通道板、
电子负载测试板、
键盘机键盘背光测试模块板、WiFi模块测试板、内存模块测试板、CPU风扇测试板、
触摸板测试板、电源时序
缓冲器板、模拟
开关板、
传感器状态测试板和/或I2C集线器及IO扩展板。由此可见，在信号转接板上模块化地设置所有对电脑主板的功能的进行测试的测试板且供核心板调用，能够实时满足对不同型号及不同系统的电脑主板进行检测，极大地提高了测试平台的测试范围及通用性。
[0009] 又进一步地，所述电源模块板外接有电脑供电电源及模拟
电池。由此可见，通过设置独立的电脑主板供电部分为待测电脑主板供电，与整个测试平台的供电分开，从而避免待测电脑主板的供电收到外围的供电影响而造成主板出现故障甚至烧坏，保证了供电的
稳定性及可靠性，进而保证测试的精确度和安全性。
[0010] 又再进一步地，所述电控板还连接有
水平检测板和指示灯板，所述水平检测板用于检测待测电脑主板放置是否到位，所述指示灯板与所述测试平台的所有指示灯相连接，所述电控板还与所述测试平台的传感器、开关、按键及降温风扇相连接。由此可见，通过电控板控制水平检测板对待测电脑主板放置的位置进行检测并反馈给电控板，其一是便于实现自动化测试，其二是保证了测试前的电脑主板到位情况，保证测试的顺利进行；采用电控板来对整个平台的传感器、开关、按键、风扇等进行控制，在实现与主测试通道分开的同时，也实现了模块化设计，使得功能间互不干涉，提升了平台的流畅性和可靠性。
[0011] 此外，所述供电部分包括
开关电源和电源桥接板，所述开关电源通过所述电源桥接板向所述信号转接板供电。由此可见，通过设置独立的开关电源为整个测试平台供电，保证了平台的可靠性和稳定性。
[0012] 进一步地，所述测试通道的数目为两条，所述供电部分对两条所述测试通道进行供电，所述电控板对两条所述测试通道进行控制。由此可见，设置两条测试通道，即可实现同时对两块待测电脑主板进行测试，从而提高了测试效率。
[0013] 所述核心板的主控芯片的型号为ZYNQ-7010。由此可见，采用型号为ZYNQ-7010的芯片作为核心板的主控芯片，提高了整个测试平台的可靠性和
可持续性。
[0014] 利用上述测试平台架构对待测电脑主板进行标准测试的过程如下：a、将待测电脑主板置于测试平台上的测试位上并确认待测电脑主板放置到位；
b、当待测电脑主板在测试位上放置好后，通过所述电控板来控制待测电脑主板通过所述普通探针和所述高频探针分别与所述测试点转接板及所述Type-C模组测试板进行连接；
c、所述上位机通过以太网通讯控制所述核心板，并控制所述测试通道内的所述电源模块板来给待测电脑主板进行上电；
d、待测电脑主板上电成功后，所述上位机控制所述核心板来检测待测电脑主板上预设的关键点的电压及电流是否正常；
d、当检测到所有的电压及电流参数正常后，所述上位机控制所述核心板来操作所述信号转接板及所述测试点转接板上的功能测试板及测试电路对待测电脑主板逐项进行功能测试，直至测试完成。
[0015] 上述方案可见，利用本发明的测试平台对电脑主板的性能进行测试的过程简单，且针对不同的待测电脑主板采用测试功能测试板的模块化设计，能够实现不同的功能测试板的快速更换，进而提高整个测试平台的兼容性，且升级周期短，升级成本低，维护方便快捷。
[0016] 进一步地，在完成待测电脑主板的测试后，所述核心板将所有测试数据上传所述上位机上存储并显示。由此可见，通过将测试过程中发生的过程事件和测试数据上传至上位机进行存储，能够为后续的平台维护和问题检测提供可追溯数据，也为后续的测试或者是整个平台的换代提供支持。
附图说明
[0017] 图1是本发明的原理结构
框图；图2是所述水平检测板的电路原理图；
图3是所述测试点转接板的电路原理框图；
图4是所述Type-C模组测试板的电路原理框图；
图5是所述核心板的电路原理框图；
图6是所述数据采集模块板的电路原理框图；
图7是所述数字万用表模块板的电路原理框图；
图8是所述高速数据采集模块板的电路原理框图；
图9是所述电源时序通道板的电路原理框图；
图10是所述通讯控制板的电路原理框图；
图11是所述模拟电池的电路原理框图；
图12是所述显示器背光测试模组的电路原理框图；
图13是所述电源模块板的电路原理框图；
图14是所述调试模块板的电路原理框图；
图15是所述电控板的电路原理框图。
具体实施方式
[0018] 如图1所示，本发明包括上位机1、电控板2、供电部分及至少一条测试通道，在本
实施例中，所述测试通道的数目为两条，所述供电部分对两条所述测试通道进行供电，所述电控板2对两条所述测试通道进行控制。所述上位机1分别与所述电控板2及所述测试通道连接，所述供电部分为整个测试平台供电，所述测试通道包括信号转接板3、显示器背光测试模组4、Type-C模组测试板5及测试点转接板6，所述供电部分包括开关电源36和电源桥接板37，所述开关电源36通过所述电源桥接板37向所述信号转接板3供电。所述信号转接板3上设置有核心板底板7及若干功能测试板，若干所述功能测试板均与所述核心板底板7连接，所述核心板底板7与所述上位机1相连接，所述显示器背光测试模组4、所述Type-C模组测试板5及所述测试点转接板6均与所述信号转接板3相连接，所述Type-C模组测试板5通过高频探针8与待测电脑主板9连接，所述测试点转接板6通过普通探针10与待测电脑主板9连接，所述电控板2均与所述高频探针8及所述普通探针10相连接。所述电控板2还连接有水平检测板34和指示灯板35，所述水平检测板34用于检测待测电脑主板9放置是否到位，所述指示灯板35与所述测试平台的所有指示灯相连接，所述电控板2还与所述测试平台的传感器、开关、按键及降温风扇相连接。
[0019] 所述核心板底板7上装置有核心板11、通讯控制板12、数据采集模块板13、数字万用表模块板14、电源时序通道板15及高速数据采集模块板16，所述通讯控制板12、所述数据采集模块板13、所述数字万用表模块板14、所述电源时序通道板15及所述高速数据采集模块板16均与所述核心板11相连接。在本实施例中，所述核心板11的主控芯片的型号为ZYNQ-7010。所述信号转接板3上设置的所述功能测试板包括但不限于电源模块板17、调试模块板
18、麦克风耳机测试板19、扬声器测试板20、电压测量通道板21、电子负载测试板22、键盘机键盘背光测试模块板23、WiFi模块测试板24、内存模块测试板25、CPU风扇测试板26、触摸板测试板27、电源时序缓冲器板28、模拟开关板29、传感器状态测试板30和/或I2C集线器及IO扩展板31。所述电源模块板17外接有电脑供电电源32及模拟电池33。
[0020] 利用上述电脑主板标准的测试平台对电脑主板进行测试的方法包括以下步骤：a、将待测电脑主板9置于测试平台上的测试位上并确认待测电脑主板9放置到位；
b、当待测电脑主板9在测试位上放置好后，通过所述电控板2来控制待测电脑主板9通过所述普通探针10和所述高频探针8分别与所述测试点转接板6及所述Type-C模组测试板5进行连接；
c、所述上位机1通过以太网通讯控制所述核心板11，并控制所述测试通道内的所述电源模块板17来给待测电脑主板9进行上电；
d、待测电脑主板9上电成功后，所述上位机1控制所述核心板11来检测待测电脑主板9上预设的关键点的电压及电流是否正常；
d、当检测到所有的电压及电流参数正常后，所述上位机1控制所述核心板11来操作所述信号转接板3及所述测试点转接板6上的功能测试板及测试电路对待测电脑主板9逐项进行功能测试，直至测试完成。
[0021] e、在完成待测电脑主板9的测试后，所述核心板11将所有测试数据上传所述上位机1上存储并显示。
[0022] 下面对本发明中的具体结构进行说明。
[0023] 如图2所示，所述水平检测板34由
光电传感器341、电压比较器342和电压跟随器343组成。当有待测电脑主板9时，光电传感器341的发送端发出来的光会通过待测电脑主板
9反射回到光电传感器341的接收端，当待测电脑主板放置不到位时，反射回光电传感341的接收端的光的
能量会不同，光电传感器341的接收端的
电阻值也会随着光的能量不同而检测值不同。用R(X)来表示光电传感器的接收端的电阻，那么电压比较器的两个输入端的电压V1和V2分别为：
。
[0024] 在这里R2=R3。当待测电脑主板的材料不同时它的反光特性也不同，为此，设置可调电阻R4，R4用于校正光电传感器接收端，通过调节R4的阻值对水平检测板进行校正。当电压V1大于电压V2时，V3的电压等于VCC，V3=V4=VCC；而当V1电压小于V2时，V3的电压等于0V，V3=V4=0V。根据上述描述可以得到V4的值会根据待测电脑主板放置的水平情况不同而变化，故通过电控板可快速获得待测电脑主板的放置水平情况。
[0025] 如图3所示，所述测试点转接板6主要是将待测电脑主板上的测试点转接到信号转接板，它的存在是为了方便升级维护，当我们的待测电脑主板不同时，那么它的测试点的坐标位置也会发生改变，在这里我们就只需要更换测试点转接板就可以完成整个测试系统的升级。
[0026] 如图4所示，所述Type-C模组测试板5的主要功能是用来测试电脑的TYPE-C模块是否能正常工作，它主要检测TYPE-C模块的显示功能是否正常，U盘读写功能是否正常，TYPE-C线缆正反插识别及相关通讯功能是否正常，TYPE-C电源充放电监控管理功能是否正常。所述Type-C模组测试板5包括U盘读写功能测试模块、线缆正反插识别及通讯检测模块、电源充放电检测模块，所述U盘读写功能测试模块包括读写模块过压过流保护电路51、USB2.0中继芯片52及USB3.0中继芯片53，读写模块过压过流保护电路51、USB2.0中继芯片52及USB3.0中继芯片53均与测试的U盘54连接。所述线缆正反插识别及通讯检测模块包括Type-C协议控
制芯片55、模拟开关56和Type-C线缆插入方向选择控制电路57，所述信号转接板3给所述Type-C协议控制芯片55发送Type-C信号，并给所述模拟开关56发送检测信号，所述模拟开关56分别与Type-C协议控制芯片55及所述Type-C线缆插入方向选择控制电路57通讯，所述Type-C协议控制芯片55向所述Type-C线缆插入方向选择控制电路57发送
控制信号。所述电源充放电检测模块包括充放电检测过压过流保护电路58及与该充放电检测过压过流保护电路58相连接的低压差线性稳压器59。
[0027] 如图1所示，所述信号转接板3上集成了大部分功能测试板，也包括核心板底板及核心板。所述信号转接板3主要功能是将待测信号线转接到信号转接板3上的相关测试电路对其进行测试。这些控制信号都是通过核心板11、通讯控制板12和I2C集线器及IO扩展板31来进行控制的。
[0028] 其中，电源模块板17是给整个系统供电的，同时电源模块板17会与数据采集模块板13相连，数据采集模块板13会实时测量给待测电脑主板供电的几路电源的电压、电流，并通过核心板11将这些数据上传给上位机。调试模块板18是将待测产品上的一些调试信号转接出去可以外接调试设备对待测产品进行故障分析。麦克风耳机测试板19是将待测电脑主板的
音频信号输入连接到麦克风
输入信号来验证麦克风的功能是否正常，耳机功能测试则是使用耳机模拟电路输出不同的
频率信号到待测电脑主板，如果待测电脑主板能识别不同的频率信号及切换不同耳机工作模式则表示耳机功能是正常的。扬声器测试板20是用一些电子元器件来摸拟喇叭功能，当待测电脑主板的音频信号输入到扬声器测试板时，它能够测量输入音频信号的电压、电流、频率、噪声及总谐波失真等参数，从而判断待测电脑主板的扬声器功能模块是否正常。电压测量通道板21主要功能是将待测电脑主板上需要测量电压的测试点切换连接到核心板底板上的数字万用表模块板14上来测量电压来判断待测电脑主板上的电压是否正常。电子负载测试板22是一个具有4路5V～24V电压输入、电流0A～5A可编程控制的电子负载，当待测电脑主板的电源
输出信号接入到电子负载测试板后，根据接入信号的规格参数来设置电子负载的电流，进而验证待测电脑主板的电源输出信号是功能是否满足设计的需求。键盘及键盘背光测试模块板23是将待测电脑主板上的键盘通讯信号连接到一个测试芯片上，来测试键盘信号是否正常，而键盘背光测试模块则是通过接入模拟背光LED来测量待测电脑主板上的背光控制电路是否工作正常。WIFI模块测试板24主要是用来检测WIFI模块的供电电压，WIFI模块的配置及通讯是否正常。内存模块测试板
25主要是用来检测内存模块的供电电压，及通讯是否正常。CPU风扇测试板26主要是将待测电脑主板上的CPU风扇
接口的风扇控制信号接入到核心板，再由待测电脑主板输出一个风扇控制信号（1KHz方波），核心板会来测量这个频率信号来判断待测电脑主板的风扇控制输出信号是否正常，而后核心板会输出一个2KHz的方波给到风扇风速测量输入接口，这里待测电脑会来测量这个频率信号，并对这个信号的频率进行比较来判断风扇风速测量输入接口功能是否正常。触摸板测试板27主要是用来检测触摸板模块的供电电压，及通讯是否正常。电源时序缓冲器板28主要功能是将待测电脑主板上需要测量电源时序的测试点切换连接到核心板底板上的电源时序通道板15和高速数据采集模块板16上来测量电源时序测试点的
波形数据来判断待测电脑主板的上电时序是否正常。模拟开关板29是将一些待测电脑主板上的同属性，可分时测量的信号测试点通过一组开关接入到一个相同的测试电路以减少电路的数量。传感器状态测试板30是通过模拟待测电脑主板上的传感器不同种状态输入给待测电脑主板，再通过待测电脑主板来读取状态来与设置的状态进行比较来判断待测电脑主板的传感器功能是否工作正常。
[0029] 如图1所示，所述核心板底板7的主要功能是集成了数据采集模块板、数字万用表模块板、通讯控制板、电源时序通道板和高速数据采集模块板，以方便设备调试及维护。
[0030] 如图5所示，所述核心板11是由ZYNQ芯片及其外围电路构成，它的主要功能是通过以太网通讯与上位机进行通讯，从上位机发过来的指令来控制通过ZYQN板里的程序来解析指令来调用各种驱动程序来控制相关的电路工作及外设来工作，及与待测产品进行通讯控制以及测量电压，电流等功能，并将测得的数据存入ZYNQ的内存中，调用相关的
算法程序或者是根据相关的通讯协议调制不同的数据包外发到上位机来完成相关的测试工作。ZYNQ的ARM
内核过行的是LINUX
操作系统，ARM内核通过高性能端口与FPGA内核之间过行通讯，他们都可以
访问核心板上的内存空间及闪存
存储器。
[0031] 如图6所示，所述数据采集模块板是由
模数转换芯片及其外围电路构成，它的主要功能是将输入的模拟电压或电流信号通过模数转换芯片转换成
数字信号并时实的传送到核心板11。数据采集模块采用的是高
精度模数转换芯片测量电压的范围是0-5V，测量精度能达到0.1%。它的主要应用是实时监测接入的电流和电压值，并能实时上传测量到的数据。
[0032] 如图7所示，所述数字万用表模块板是由模数转换芯片及其外围电路构成，它的主要功能是测量输入的模拟电压信号通过模数转换芯片转换成数字信号并传送到核心板。数据采集模块采用的是高精度模数转换芯片测量电压的范围是0-5V，测量精度能达到0.1%。它的主要应用是测量接入的电压值，模拟实现万用表的功能。
[0033] 如图8所示，所述高速数据采集模块板16是由高速模数转换芯片及其外围电路构成，它的主要功能是测量输入的模拟电压信号并实时的上传送到核心板，以实现电压波形测量功能，它的测量范围是0-5V，测量精度能达到1%，
采样率最高能达到140M，它的主要功能是模拟实现示波器的测量功能。
[0034] 如图9所示，所述电源时序通道板15的主要功能是将输入的40路需要测量电源时序的信号分时切换到输出信号，并接入到高速数据采集模块板及核心板，以实现40路电压波形测量功能及波形上升沿及下降沿的时间测量。
[0035] 如图10所示，所述通讯控制板的主要功能是连接核心板与待测电脑主板的通讯接口，它可以通过PD芯片与待测电脑主板的操作系统进行通讯实时的读取待测电脑主板中的相关信息，方便调试时分析数据。
[0036] 如图11所示，所述模拟电池的主要功能是模拟电池给待测电脑供电及待测电脑给电池充电功能。当模拟电池板给待测主板供电时，模拟电池板的电压会从12V～0V给待测主板供电，并同时监控他的输出电流如果电流大于设定的极限值时就会关掉电源输出。同时模拟电池板还可以模拟待测电脑主板的给电池充电的功能，它的电压会从0V慢慢升到12V，并同时监控它的充电电流情况，从而达到检测待测电脑主板上电池充放电模块的功能。
[0037] 如图12所示，所述显示器测试模组主要是将显示器的主要控制部件通过信号转接板与待测电脑主板相连，通过待测电脑主板与显示器测试模组的通讯来完成待测电脑主板上的相关功能模块测试。
[0038] 如图13所示，在所述电源模块板上，开关电源供电20V及模拟电池供电12V都会通过过压、过流保护电路及电压、电流测量电路再接到待测电脑主板上，这样就能实时的监控待测电脑主板上的供电情况。另外整个平台的其它电源都会经过过压过流保护电路，从而能够在系统电源异常时对整个系统提代保护。当给待测电脑主板断电时，为了尽快的放掉待测电脑主板上的电容电量都会通过放电电路对它时行放电。
[0039] 如图14所示，所述调试模块板主要包含了USB2.0、USB3.0、电源时序测量电路、电压校准电路、电流校准电路及其它调试口。在测试待测电脑主板时可以通过调试模块板与待测电脑主板的开发工具进行待测电脑主板的程序调试，及外接示波器测量待测电脑主板的上电时序分析故障，还能外接逻辑分析仪来分板通讯端口的时序及通讯协议是否正常。
[0040] 如图15所示，所述电控板通过以太网与上位机进行通讯，它将监控到的传感器、按键、风扇、
温度测量的信息上传给到上位机，同时根据上位机的指令来控制电磁
阀开关来完成对整个测试设备的动作控制，并根据测试设备的状态来控制指示灯给操作人员以提示。
[0041] 与现有技术相比，本发明实现了模块设计，大大地提升了平台的兼容性，也降低了电脑主板测试的成本，且升级周期短，各个板的集成度高，功能完善。不同类型的电脑主板进行性能测试以及升级换代后的电脑主板进行性能测试时都能在不改动电脑主板标准测试平台或极少的改动电脑主板标准测试平台后，就能
马上投入到生产测试中。从而减少测试设备的研发周期，减少生产厂商的成本投入。
