一種通用的雷達控制板測試平臺的設計

航天南湖電子信息技術股份有限公司 彭小雨

一種通用的雷達控制板測試平臺的設計

航天南湖電子信息技術股份有限公司 彭小雨

探討了雷達上的幾種控制板的通用測試平臺的設計方法，主要介紹了測試平臺的組成、功能、工作過程以及設計方法，該設計支持雷達上的多種控制板的測試環境，最大程度上解決了該雷達測試平臺種類繁多的問題，降低了硬件成本，有效的降低了資源的耗費。

FPGA；CPLD；雷達

引言

由于雷達裝備比較龐大，裝配于該雷達的設備量較多，用于監視控制雷達各分系統的控制板相應的也較多，這就給測試平臺設計者、生成者、調試人員帶來繁雜的工作量，為了解決這一問題，實現兼容多種控制板的測試功能，采用通用的硬件設計原則來設計此測試平臺。為了滿足多種測試板的測試需求，硬件電路盡量簡化設計。采用Altera公司的FPGA大規模集成電路芯片，通過使用SOPC（System on Programmable Chip,簡稱為可編程片上系統）技術（即用大規模可編程器件的FPGA來實現SOC的功能）來實現所有的測試需求。Altera公司的Quartus II和Nios II EDS開發工具能快速地設計并實現測試平臺的功能。

1 測試平臺的設計

1.1 組成及功能

測試平臺由一塊測試板、兩個5V直流電源模塊、一個外置示波器、一個測試機柜和一塊測試伺服控制板的面板等組成。其組成框圖如下圖1示。測試平臺的基本功能是能測試伺服控制板、無源控制板、綜合信息管理板、定時增益板、A（A頻段）信號轉接盒Ⅰ、Ⅱ、B（B頻段）信號轉接盒的數字接口部分。

圖1 測試平臺組成框圖

1.2 工作過程

測試機柜從標準市電取電，轉換為兩路5V直流，一路提供給測試板，一路提供給綜合信息管理板、定時增益板、無源控制板、伺服控制板，A信號轉接盒Ⅰ、Ⅱ、B信號轉接盒從測試板取電。測試板上的插座與機柜插座通過電纜連接，這樣的設計保證綜合信息管理板、定時增益板、無源控制板、伺服控制板、A信號轉接盒Ⅰ、A信號轉接盒Ⅱ、B信號轉接盒既可以在機柜上進行測試，也可以在測試板上單獨進行測試。測試板通過串口與計算機連接。計算機通過串口調試助手發送不同的報文給測試板，測試板收到報文之后，提取部分內容重新打包后轉發給被測設備，沒有轉發的報文則用于產生被測設備所需的各類控制信號。這些控制信號一部分通過210芯插座傳輸給綜合信息管理板，一部分則通過光纖傳輸。將測試板與被測設備插入對應的接口后，連接好光纖電纜，然后打開電源，即可以開始對綜合信息管理板進行指標測試。

1.3 測試板設計

整合所有被測件的接口，設計的測試板包含一塊FPGA芯片、收發各一路的光電轉換模塊，數據發送編碼芯片一塊，數據接收解碼芯片一塊，電平轉換及驅動芯片（MAX3033、MAX3094、MAX9124、MAX9125）若干片，210芯插座五個，CPLD芯片一片，串行FLASH芯片五片。測試板電路原理框圖如圖2所示：

圖2 測試板電路原理框圖

（1）元器件設計

FPGA芯片采用ALTERA公司的EP2C70F672I8，此型號芯片性能穩定可靠，外圍電路復雜程度合適，引腳分布均勻，適用于多層板的設計，用戶可控的I/O數量也滿足測試板的設計要求。主要用于完成各種通訊模擬功能及模擬綜合信息管理板、定時增益板、無源控制板、伺服控制板、A信號轉接盒Ⅰ、A信號轉接盒Ⅱ、B信號轉接盒所需的各類輸入信號。

光電轉換模塊采用武漢電信公司的RXTM134-408，數據發送編碼芯片采用安捷倫公司的HDMP-1032AG，數據接收解碼芯片采用安捷倫公司的HDMP-1034AG,芯片所采用電路在被測件研制過程中都已經得到驗證，屬于可靠成熟技術。用于輸入輸出測試無源控制板的通訊信號。

電平驅動轉換芯片采用MAXIM公司的系列產品，可以實現各種電平之間的轉換，其中包括：MAX3033(TTL轉RS485)、MAX3094(RS485轉TTL)、MAX9124(TTL轉LVDS)、MAX9125(LVDS轉TTL)。用于各被測件的測試信號的電平驅動轉換。

210芯插座與綜合信息管理板、定時增益板、無源控制板、伺服控制板上的210插頭相匹配。面板上的DC37SJ連接器與A信號轉接盒Ⅰ、A信號轉接盒Ⅱ、B信號轉接盒的連接器相匹配。

CPLD采用ALTERA公司的EPM240芯片，用于控制切換程序。

串行FLASH采用ST公司的M25PV64芯片。用于存儲不同的測試程序。

（2）程序切換設計

由于測試板兼顧測試多塊插件的任務，所以需要在相同的硬件上實現多套不同的程序。使用指撥開關作為程序燒寫與加載的地址信號，該地址信號作為CPLD的使能輸入端控制程序燒寫與加載的輸出端，輸出到對應的串行FLASH上。每次程序燒寫時，撥動對應的開關，使能其中的一片串行FLASH；而程序加載時，將開關撥到與燒寫時相同的狀態，則可載入對應的程序至FPGA。需要燒寫不同的程序時，只需要將開關撥到對應的地址即可，操作十分簡便。

1.4 面板設計

為滿足測試結果狀態指示簡單明確和被測件能直接連接于測試平臺上的要求，面板設計時綜合考慮各被測件的測試需求，設計了十二個狀態指示燈、一個DE9串口（可連接計算機串口用做通訊串口），一個50芯和一個40芯的排針母座測試孔（可用示波器檢測所有TTL信號）。一對光纖收發模塊RTX134-408（連接無源控制板的光纖接口，用于其通訊測試）。

1.5 機柜設計

在驗收交付時，各被測件與測試板對應的接口相連進行測試，其基本工作原理與用測試板直接調試是完全相同的，但是機柜可以很好的解決被測件反復插入測試板時造成的測試板變形問題，延長測試板的使用壽命。機柜側面與背面設計成可以打開的狀態，有利于測試過程中對部分時序信號的測量。機柜的電源輸入為220V，后面安裝有通用的三芯電源插座板，為電源模塊提供電源輸入。電源模塊選用時充分考慮測試平臺工作時的峰值電流，留有足夠的余量，并有漏電、過載、過壓、過流等保護功能。

2 驗證

設計完成后將每種被測件分別單獨連接于測試平臺上，根據其測試需求，一一對指標進行測試，包括通訊功能、時序信號及通道等，結果滿足要求。

3 結束語

本文所設計的一種雷達通用控制板測試平臺采用CPLD和FPGA嵌入式處理技術，實現了多種控制板的測試環境，解決了雷達測試平臺種類繁多的問題，有效的降低了硬件成本和資源的耗費。簡化了設計、生產和管理的工序。

[1]潘松,黃繼業,等.SOPC技術使用教程[M].北京:清華大學出版社,2005.

[2]彭澄廉,等.挑戰SOC——基于NIOS的SOPC設計與實踐[M].北京:清華大學出版社,2004.

[3]Altera Corp.Nios II Processor Reference Handbook.Altera,2005.

[4](英)布朗(Brown.M.)著,徐德鴻等譯.開關電源設計指南.北京:機械工業出版社,2004.