基于LXI總線技術的通用自動化測試平臺技術研究

王德細

摘 要： 本文主要介紹了一種基于LXI總線技術的通用測試平臺技術。該測試平臺的硬件及軟件架構是基于信號的設計思想，可以根據被測對象的參數，分解出完成該參數測試所需要的各類信號，以主控計算機為控制中樞發送控制信息，以LXI總線為紐帶傳輸相關信息，以智能開關矩陣為控制轉接點切換信號處理通道來滿足測試需要。該測試平臺可以通過掛載或卸載相應的測試模塊組構成新型的測試系統來滿足不同測試對象的需求，是一種通用的、實用的、具有一定故障診斷功能的通用化測試平臺。

關鍵詞： LXI總線；通用；自動化

1引言

隨著電子科技的發展，航天產品的型號及功能越來越多，系統也越來越復雜。這些進步也給測試設備研發人員帶來了新的挑戰，既要滿足多型號的測試需求，又要進行智能化診斷。重復性的研制開發，使得開發周期增長，研制經費增加。因此，開發基于LXI總線技術的通用自動化測試平臺是一種必然趨勢。

為了達到測試平臺通用性的最大化，測試平臺的硬件架構和軟件架構不應再像以往一樣，以具體被測對象的功能為出發點去開發硬件和軟件，而是均以面向信號為設計理念，即基于對象功能所含參數的信號特征進行設計。應用LXI總線可以充分利用以太網技術，通過掛載相應的可移置設備，整合各種優勢資源；共享測試數據和信息，形成廣域測試網絡平臺，實現分布式測試和故障一體化，能夠滿足未來復雜的多任務要求，便于后期維護升級。

2測試平臺框架概述

測試平臺的硬件及軟件架構是基于信號的設計思想，可以根據被測對象的參數，分解出完成該參數測試所需要的各類信號，然后，用戶通過主控軟件配置所需相關信號文件，即以主控計算機為控制中樞發送控制信息、以LXI總線為紐帶傳輸相關配置信息、以智能開關矩陣為控制轉接點來切換信號通道。測試平臺框圖如圖1所示：

在不同型號產品測試過程中，用戶可以掛載相應的測試設備來滿足相應型號產品測試需求；在進行不同階段測試條件下，用戶可以通過軟件對各階段測試所需要測試的參數進行配置，來滿足測試需求；在測試設備出現故障情況下，測試軟件會啟動故障診斷系統，通過機內BIT設備選取最優的測試點進行測試，把測試的結果與故障樹進行查詢比對，給出測試設備診斷結果。

3測試系統硬件

測試平臺硬件主要由主控計算機、LXI總線、信息處理模塊、開關矩陣、信號調理模塊及BIT（Built-IN Test）測試模塊構成。根據不同測試對象所需要的信號類型，主控計算機通過LXI總線發送控制命令給智能開關矩陣，開關矩陣通過開關切換來實現不同通道的靈活連接或固定連接，實現不同信號的調理；調理好的信號，經過信息處理模塊處理后，通過LXI總線與主控計算機進行數據交換；與此同時，故障測試模塊會通過最優最少測試點來獲取板級信息，通過獲取的信息，判斷信息處理模塊和信號匹配模塊是否正常工作，若兩個模塊中的板級單元有故障，則啟動故障隔離功能，通過模型來選擇隔離測試點來確定故障位置。

3.1 LXI總線

LXI是由安捷倫公司和VXI科技公司共同合作，于2004年9月14日提出的一種新型儀器接口規范，全稱為LAN-based Extensions for Instrumentation。它基于工業以太網技術，擴展了儀器所需的語言、命令、協議等內容，具備開放的工業標準、廉價的儀器開發、良好的互操作性、可升級性和易于與其他新技術融合的特性。

LXI儀器有3類，即C類、B類和A類，C類的級別最低，是LXI總線的的最基本觸發機制——網絡消息觸發；B類是基于C類功能之上又增加了IEEE 1558時鐘同步觸發功能，這種觸發機制下，儀器根據精確的時間啟動，而不是根據網絡消息及硬件觸發，不受網絡開銷及延遲的影響；A類在B類的基礎上還增加上8路的LVDS高速觸發總線。通過LXI總線組建分布式測試平臺，與其它總線技術相比有以下優勢：

a）基于IEEE 1588協議的精確時鐘觸發方式

該協議定義了在測量和控制網絡中與網絡交流、本地計算和分配對象有關的精確同步時鐘的協議。可以在數據傳輸和融合的過程中，建立更穩定和更安全的網絡環境，不會出現數據傳輸沖突，便于實現通用自動化測試環境。

b）基于標準的工業以太網技術

基于工業標準以太網技術是LXI總線技術的一個非常大的優勢，現在的以太網技術非常成熟，其錯誤檢測、故障定位、長距離互連、高通信數據率等相關技術都非常成熟。

c）可以組建分布式測試系統

可以根據測試對象的不同需求，靈活的組建相應測試系統；而且不限于對一個現場進行測試，即組網測試，這樣，可以節約測試資源，提高測試效率，降低檢測成本。

3.2 智能開關矩陣

開關矩陣是由多路輸入與多路輸出之間構成的一種多交叉點的開關，通過主控機軟件進行配置，就可以驅動開關工作，實現多路輸入與輸出之間的匹配，完成通道間的自動切換。

在測試過程中，往往需要不斷改變激勵信號的類型和激勵點位置，還可能需要在多個被測單元輸出點提取響應信號，而借助于硬件平臺中開關矩陣的不同組態，通過軟件對硬件資源進行靈活配置和交聯，實現各通道的模擬信號、功率信號、射頻信號、數字信號、開關信號等信號通道的切換，利用有限的測試資源，就可以滿足被測對象所需信號完整性要求。

3.3 信號調理模塊

從傳統上來設計信號調理模塊只能針對特定對象的特定調理需求來設計，具有一定的局限性，不能滿足未來測試平臺通用性的發展方向。為了能適應不同型號導彈及不同階段導彈測試的要求，測試平臺不能只是滿足某一單一型號需求，必須在不大的改動下，實現能夠通過適當的增加或相應測試資源就能滿足測試需求，因此，不能再像以往一樣以測試對象的物理需求出發，而是以面向信號的設計思想，通過開關切換需要調理的信號。如圖3所示，常用信號調理模塊主要有增益模塊、衰減模塊、濾波模塊、隔離模塊等，根據所作用的信號及參數范圍，設計參數范圍可調的常用信號調理板卡集成在信號調理模塊中，板卡接口盡最大程度上滿足通用化、標準化原則，便于板卡更換和板卡升級。并且信號通道與開關矩陣相交連，用戶可以根據被測對象所需信號，通過主控軟件控制開關矩陣切換到相應的信號通道，滿足被測對象的測試需求。

3.4信息處理模塊

信息處理模塊在測試平臺中完成的主要功能是數字量、模擬量的采集，被測對象的信號控制及輸出，控制檢查與被測對象通信、激勵等。如圖4所示，信息處理模塊主要由通信模塊D/A輸出模塊、A/D轉換模塊、I/O控制輸入輸出模塊及儀表資源接口模塊構成。信息處理模塊是與主控機進行數據交互的核心，它與主控機通過LXI總線進行通信，接收主控機傳來的控制命令，按照相應指令協議進行解析，將控制命令轉化為控制時序，按照控制時序去完成數據采集、施加激勵、通信傳輸機輸入輸出控制及檢查等。并且通過總線將測試平臺的各組合模塊運行的狀態信息反饋給主控機，主控機通過判斷相關狀態信息，確定各組合模塊的運行狀態及命令執行情況，保證主控機能夠實時監測各組合模塊。

3.5機內故障診斷測試模塊

根據硬件模塊組合的功能，把板卡作為故障診斷的最小單元，按照原理信號的流向，選擇合適的能夠代表板卡級的故障檢測信號，可以列出相關一階相關性方程，通過方程可以得到故障模型矩陣。然后，通過對D型矩陣可以確定出優先測試點和隔離測試點，從而確定故障診斷樹。

增加BIT測試模塊可以時時有效的確定測試設備實際運行工作狀態，可以快速有效的故障隔離及維修。根據測試平臺的具體實際情況，可以適當的確定BIT（Built-in Test）的實現規模，組建BIT測試設備來識別測試平臺的硬件模塊的關鍵的參數進行監測，可以通過軟件選定相關參數，進行周期性的監測，并隨時報告給操作者測試設備工作狀態。

4通用測試軟件

4.1 面向信號的軟件設計

傳統的測試軟件時從被測對象的物理需求出發，然而，被測對象的測試參數是紛繁復雜的，一個測試系統的測試軟件很難適應不同的被測對象，具有單一性。往往被測對象發生變化就需要更改測試軟件，甚至需要重新開發測試軟件。基于信號的測試軟件設計思想，以被測參數的所需信號出發，根據信號來處理與對象之間的關系。這樣，不管被測對象是否發生變化，測試軟件都可以根據所需要的信號和測試設備之間建立對應關系。因此，我們把測量信號的所需要的儀器資源和具體的測試函數封裝在配置文件中，就可以根據不同對象的參數特征來調用相應的配置文件來滿足測試需求。

4.2 軟件流程自組織

根據導彈的各種不同技術狀態及不同環境下不同的測試方法，采用軟件測試流程自組織技術，將不同型號產品、不同的測試方法、不同的測試設備等多種情況，選用不同的測試流程定義在配置文件中，根據測試對象的不同，用戶可以重新進行信號參數等配置，來配合硬件設備資源完成測試任務。

5 結論

本文就基于LXI總線技術的通用自動化測試平臺的硬件及軟件架構總體上進行了論述。開發基于LXI總線的導通用自動化測試平臺，可以根據被測對象的不同需求，掛載相應的測試設備，組建成分布測試系統，即可以適應不同型號產品及同型號產品不同階段的測試需求，縮短測試設備研發周期、提高設備利用率、降低生產成本。