一種基于PXI平臺的產品測試適配器設計方法

丁 玲，張 超，胡冠華

（北方自動控制技術研究所，山西 太原 030006）

一種基于PXI平臺的產品測試適配器設計方法

丁 玲，張 超，胡冠華

（北方自動控制技術研究所，山西 太原 030006）

文章主要介紹了一種基于PXI平臺的產品測試適配器設計方案，對測試適配器的設計原則，以及適配器的功能要求和結構要求進行了說明。

PXI測試平臺；測試適配器；適配器開發

近年來，隨著信息化智能化武器裝備的高速發展，軍方對于軍工電子產品的產品交驗，以及后期裝備使用維護的智能化和快速化要求越來越迫切，從而衍生出大量的基于PXI平臺的產品測試適配器設計需求。因此，本文以某海軍中修課題為背景的測試適配器設計為例子，說明測試適配器的設計原則和方法，希望能為今后適配器的設計模塊化、標準化提供便利。

1 PXI測試平臺簡介

PXI測試平臺是一個用于測量和自動化系統的堅固的基于PC的平臺，是一種模塊化的總線結構平臺。PXI將PCI電氣總線特性與堅固的、模塊化、歐洲卡機械封裝的CompactPCI相結合，并增加了專門的同步總線和關鍵的軟件特性，從而能夠承受在實際應用中的惡劣環境。目前，國內外大的硬件開發廠商和專門的測試技術公司都有自己開發的PXI測試平臺。

PXI測試平臺硬件資源豐富，包括交直流供電、指令信號、A/D、D/A、電壓電阻測量、波形采集、高速數字I/O、計時計數、任意波輸出、繼電器控制信號、射頻信號測試分析等資源，可根據被測信號特點靈活配置。

2 測試適配器設計原則

通常，測試適配器設計原則歸納起來有以下幾點：（1）模塊化應用架構。適配器的結構設計遵循模塊化設計架構，易插拔、易更換、易擴展。（2）高可靠性。具有足夠的結構牢固性、操作壽命，滿足高可靠性設計要求。（3）維修維護性。易于維修，拆卸方便，可快速組裝及更換內部單元，維修維護性好。

3 測試適配器總體功能要求及其設計方法

3.1 測試適配器總體功能要求

基于被測電子部件的信號特點，所設計的適配器需要滿足的功能要求匯總如下：（1）PXI測試平臺與被測電子單元組合信號轉接適配功能；（2）適配器面板布局合理，提供計量接口；（3）自動插錯發現（識別碼、識別電阻等）；（4）完成被檢測信號的隔離、調理；（5）完成自動測試設備提供激勵信號的隔離、調理；（6）產生特殊需求的激勵信號；（7）模擬部分被檢測功能部件的典型狀態信號；（8）具備RS232/422/485等通信通道的轉接功能。

3.2 測試適配器功能設計方法

測試適配器的功能設計主要包括信號調理、自動識別設計、可擴展性設計、電源設計處理等幾方面。

3.2.1 信號調理

信號調理可以完成如下功能：（1）充分擴展儀器模塊的功能。數字多用表、信號源、數字化儀、計數計時器等儀器模塊的測量通道數目有限，通過與矩陣開關模塊及信號調理模塊的組合、配置、擴展，可以實現測試通道的極大擴展，也可實現經過信號調理模塊的控制切換作用，實現各種儀器資源/信號的切換輸入/輸出等功能。（2）輸入輸出信號的調理。當被測信號的指標超出自動測試系統儀器模塊輸入指標時，需經過調理變換，如阻抗變換、放大、衰減、隔離等措施。對于模擬量的信號隔離，采用具有高輸入輸出隔離特性的隔離放大器實現。（3）特殊的調理。對于需要特殊的調理信號，如邏輯時序信號、延遲等待信號、非標準信號的標準化變換等，采用專用的特殊調理模塊完成。

3.2.2 自動識別

測試接口適配器具有自動識別功能，即當適配器掛載到自動測試系統的公共測試接口ICA，自動測試系統主控計算機可自動識別當前適配器的種類及功能。測試接口適配器掛載到自動測試系統的公共測試接口端后，自動測試系統主控計算機自動讀取適配器識別槽位的信息，并在主控計算機內適配器地址庫中查詢，從而判斷適配器的型號、功能等。

3.2.3 可擴展性

以標準插卡式結構設計的通用測試適配器，具有良好的應用擴展性。其擴展性主要體現在兩方面：（1）適配器功能擴展時，可根據所需擴展的功能，在適配器機籠預留的插卡槽位中插入相應標準3U功能模塊，從而擴展適配器的功能；（2）針對不同對象的測試任務，即可更換不同的測試接口適配器，也可不需整體更換測試適配器，只需更換內部的功能模塊即可。

3.2.4 電源設計處理

測試適配器應確保在不測試時，測試接口不帶電。由于被測對象是由專用電源單元供電，自動測試系統由系統加電組合提供工作電源，兩個電源系統彼此隔離，因此，為保證在不測試時測試接口不帶電，應可靠接通/斷開測試適配器內部各模塊的工作電壓。

在ICA接口與測試適配器的供電電源入口處設計高性能切換開關，測試適配器面板上提供電源按鈕，由工作人員手動選擇測試適配器工作電源接通/斷開狀態。

4 測試適配器結構設計

根據適配器功能的復雜程度，可將適配器的組成結構劃分為“機箱+內部線纜+信號調理板”或“機箱+機籠+背板+功能模塊”的結構形式，其主要包括外部結構和內部結構。

以某單體測試適配器產品為例，其外部結構如圖1所示，主要包括：結構框架、前面板、上蓋、側面板、底面板、后面板及ITA框。

圖1 適配器外部結構

其內部結構如圖2所示，主要包括：機籠、背板、功能模塊、連接電纜及固定件。

圖2 內部結構示意

4.1 前面板要求

測試適配器前面板為獨立結構安裝在適配器機箱框架的前彎邊上，并在其上安裝連接器，從而完成適配器內部直通信號與被測設備之間的信號互連和轉接。（1）狀態指示區。以多個指示燈形式指示當前測試運行的狀態，如電源狀態、關鍵信號狀態等。（2）電源按鈕。作為測試適配器正常工作電源的接通/斷開控制；當接通電源時，測試適配器內部各功能模塊均開始工作；當斷開電源時，測試適配器斷電。（3）航插接口。航插安裝在測試適配器的正面，用于系統與被測對象的信號轉接，航插應采用快速分離的孔型插座連接器，各類接口的型號和數量由根據各自測試需求自行制定。

4.2 功能模塊結構

功能模塊分為主控板與分功能板，其中主控板分布控制器、通信接口、顯示接口以及部分專用接口；分功能板根據所需實現的功能分為繼電器分板、專用信號產生以及通信板等。背板固定支撐各個功能板，并且主控板的控制信號可以通過背板走線傳輸到分功能板，從而為擴展分功能板提供兼容接口。

功能模塊上方具有必要的接插件，可以實現信號的搭建、混接等；設計助拔器可以便于模塊安裝拆卸方便，可延導軌縱向插入機籠內。

4.3 裝配要求

在采用機籠方式下，對功能模塊固定結構采取垂直插入方式，在適配器內通過機籠的垂直導軌進行垂直方向定位及移動，并且通過緊固壓條在頂部壓緊作用，避免功能模塊在適配器內水平方向松動以及造成的接觸不良，從而增強適配器板卡連接抗震性與可靠性。結構布局如圖3所示。

圖3 功能模塊安裝示意

5 結語

通過該基于PXI平臺的產品測試適配器設計方法，可靈活設計各種單體級電子產品適配器，為今后適配器的設計模塊化、標準化提供便利。

[1]馬占新.適配器開發檢討指標[J].電子制作，2014（4x）：39.

[2]航天測控技術中心.航天測控技術講義[Z].航天測控技術中心，2012.

[3]張永德.基于ARM的DeviceNet一體化適配器開發[J].測控技術，2008（12）：62-64.

A product testing adapter design method based on PXI platform

Ding Ling, Zhang Chao, Hu Guanhua
（North Automatic Control Technology Institute, Taiyuan 030006, China）

This paper mainly introduces a product testing adapter design method based on PXI platform. The design principle of testing adapter, and the functional and structural requirements of adapter are explained.

PXI test platform; testing adapter; adapter development

丁玲（1985— ），女，山西運城人，碩士，工程師；研究方向：圖像處理。