某型飛機面向信號自動測試系統信息校驗的設計與實現?

劉 瑜 王衛玲 趙海冰

（1.海軍航空大學 煙臺 264001）（2.煙臺市地理信息中心 煙臺 264001）

1 引言

為實現某型飛機測試系統各測試點位之間信息傳遞和信息交換，采用手持機（下稱PDA）作為飛機駕駛艙內操作員的手持設備，實現飛機駕駛艙內操作員與地面測試操作員之間的信息交互。PDA是非常適宜自動測試中使用的硬件設備，其耗電量少、體積小、方便攜帶等因素使其成為自動測試中常用的手持終端。在本例中，主要完成以接收串口通信數據為觸發機制的圖片顯示功能和以按鍵為觸發機制的圖片關閉功能，從而達到各測試點位之間指令的發送和接收。為保證數據和指令等信號傳遞的正確性，需要建立串口通信機制和信息校驗機制。

2 硬件架構設計

PDA終端應用環境復雜多變，需要對環境噪聲有出色的抑制能力，可以在更廣范圍內傳送準確的語音和數據，保證在非常嘈雜的環境下也能通信自如［1］。按照測試需求，PDA需要有圖片顯示功能和確認功能，因此，根據測試系統整體硬件平臺要求，以及PDA的功能需求，選用浪潮巧金剛1211型號手持計算機為PDA硬件平臺。PDA硬件配置如表1所示。

表1 PDA硬件配置

3 軟件架構設計

3.1 軟件平臺

軟件平臺包括編譯環境和操作系統。目前，EVC4.0和VS.NET是兩種常用的基于Windows CE的PDA應用程序開發方式。本例中采用基于EVC4.0開發WinCE應用程序，編譯生成可執行文件在PDA上運行。由于采用鐵電存儲器與FLASH并用的兩極架構進行數據采集，因此wince嵌入式系統十分適合指令圖片的大容量存儲。Windows CE系統應用程序的開發工具可選擇Embedded Vi?sual C++ ，VS2005（ Visual Studio 2005），VS2008等軟件［2］。WinCE不支持重疊I/O，I/O操作函數在I/O操作結束前不能返回，這將掛起調用線程，直到I/O操作結束［3］。浪潮巧金剛手持終端安裝的是wince5.0操作系統；工控機上采用evc4.0編譯環境、利用C++語言編譯生成可執行文件“comdisplay.exe”在PDA上運行。軟件平臺如表2所示。

表2 軟件平臺

3.2 PDA軟件功能設計

根據項目需求，設計本例軟件架構。本例中，首先由工控機發送代表指令的圖片編號給PDA，PDA顯示以該圖片編號命名的圖片，PDA操作員根據圖片上的指示完成其在機艙內的相應操作并根據操作情況按下PDA上的按鍵，PDA判斷鍵值，鍵值代表操作結果，將操作結果通過串行數據總線返回給工控機。在發送和接收數據前清除串口緩沖區和錯誤，可以防止線程的阻塞［4］。在實現的過程中，對串口工控機根據返回的數據判斷機艙內操作員的工作完成情況，再進行相應的測試動作。由于沒有硬件控制發送端和接收端的同步，因此，要保證數據的正確性通信參數必須一致［5］。

在數據通信中，CRC校驗是非常靈活常見的差錯校驗方法，尤其適用于信息字段和校驗字段的長度不確定的場合。采用CRC校驗可完成數據傳輸檢錯，通過CRC校驗算法進行計算，并將得到的校驗碼附在數據幀的末尾，當接收設備接收到數據幀后，執行CRC校驗算法，來檢驗數據傳輸過程是否正確、完整。本例中采用CRC校驗方式保證通信數據正確。根據需求分析建立相應的功能模塊，包括串口通信功能模塊、圖片顯示功能模塊、按鍵響應功能模塊和圖片關閉功能模塊四大模塊。功能模塊與實現方法如表3。

表3 功能模塊與對應方法

通信系統設計流程圖和對應方法如圖1。

圖1 通信系統流程圖和對應方法

3.3 工控機測試語言和測試平臺的選擇

測試程序的開發可以采用面向信號語言或面向儀器語言。ATLAS是一種面向信號的高級語言，用于描述被測對象的測試需求［6］。采用GPTS3.0平臺開發基于ATLAS語言的測試程序，對信號和測試資源的描述不針對特定類型的儀器，可以方便地描述系統配置“適配器連線表”虛擬資源等，與硬件平臺無關，因此在GPTS3.0上開發的測試程序具有良好的移植性，可以廣泛地應用于各種被測對象的功能測試［7］。

本例采用GPTS3.0作為開發平臺，利用ATLAS語言開發測試程序，利用VC++6.0開發非ATLAS模塊實現校驗功能。

4 串口通信模塊

在有線傳輸中，數據串口異步通信方式主要是能夠實現計算機數據傳輸的字節符號獨立［8］。RS-232是標準化的采取單端通信方式進行傳輸的串行接口［9］。RS-232串口通信模塊是通信系統的核心，實現對串口數據的發送、讀取和校驗功能。

4.1 PDA串口初始化

PDA和程控交換機之間的通信由RS232總線實現。程控交換機和PDA通信前，應先打開串口，設置通信參數，包括緩存區長度和傳送數據頻率和時間間隔等，然后創建串口接收數據線程。PDA傳遞給程控交換機的串口數據傳送首先送入程控交換機緩存區。若緩存中有未取走的串口數據，會造成干擾，因此在發送和接收串口信號前，應保證串口緩存為空。

4.2 串口通信協議

PDA與程控交換機進行數據傳送，需事先制訂串口通信協議，主要涉及發送數據的格式，以便于發送和解析判斷，協議中規定，數據由5個字節組成，并明確每個字節的含義。PDA與工控機數據傳送通信協議如表4。

表4 PDA接收工控機數據的通信協議

4.3 PDA的按鍵響應設計

PDA需要按鍵F1或F5按功能需求進行響應，PDA的按鍵響應分為三種模式，根據通信協議PDA接收來自工控機的5個字節的數據。模式的選擇由第4字節的數據內容決定，第4字節數據為01H按模式1進行相應操作；數據為02H按模式2進行相應操作；數據為03H按模式3進行相應操作；這三種模式按鍵響應的前提是必須當前有圖片顯示中，防止按鍵誤操作影響工控機的判斷。PDA響應按鍵模式如表5。

表5 PDA響應按鍵模式表

5 用非atlas模塊實現CRC校驗

工控機接收PDA傳來的確認消息，串口傳輸過程可能存在錯誤，因此工控機測試程序在收到指令時，需要根據通信協議進行數據校驗，本例中采用CRC校驗。

5.1 非atlas模塊的實現

由于ATLAS是面向信號的自動測試語言，AT?LAS本身無法進行CRC校驗，因此，需要采用非ATLAS模塊來實現ATLAS不能實現的功能，本例利用GPTS3.0平臺提供的對非ATLAS模塊的擴展來實現。采用C++語言編寫動態鏈接庫文件實現非ATLAS模塊的CRC校驗，作為對ATLAS測試程序的補充。CRC校驗模塊以非ATLAS模塊的形式提供給ATLAS主程序，在主程序中的序言結構中使用INCLUDE語句連接該模塊，在主程序結構中使用PERFORM語句執行該模塊。由于非ATLAS模塊需要在ATLAS程序中被調用，因此參數傳遞必須符合ATLAS標準。主程序中對非ATLAS模塊的定義要用到關鍵詞EXTERNAL。

定義實現CRC校驗的非ATLAS模塊'NOAT?LASMOD'，其中定義了一個名為'CRC_TEST'的子程序，該子程序采用非ATLAS的方法實現，本例采用C++語言實現，主程序通過DLL文件鏈接到此模塊中。ATLAS測試程序中，調用CRC校驗模塊'CRC_TEST'代碼如下：

5.2 ATLAS校驗參數的設定

本實例中校驗方式選用CRC校驗方式，在設置通信協議中規定的參數時，PARITY-MODE應設置為無校驗方式。校驗參數設置ATLAS代碼如下。

6 測試與反饋

6.1 系統移植性問題

測試系統的通信線路獨立于原測試系統，使用PDA作為通信工具，硬件上易于擴展。但是，信息校驗模塊采用非ATLAS模塊實現CRC校驗，非AT?LAS模塊作為ATLAS測試程序的補充，擴展了AT?LAS測試程序的功能，但是由于非ATLAS模塊實現方法特殊，因此不一定是可移植的，所以一般只有在必要時才使用。

6.2 串口通信軟硬件配合問題

本例中，系統的信息校驗模塊可以保證信號傳送的正確性，對于校驗失敗的情況采取確認重傳的機制。在實際測試中，為提高測試效率，保證測試過程順利，要注意串口通信軟硬件配合問題，從而減少重傳的次數。測試中，通信鏈路通過閉合矩陣開關建立，在PDA與計算機RS-232串口傳遞信號前，應先閉合矩陣開關相應的行和列，建立PDA與工控機的通信通路，避免數據傳送丟失［10］。

7 結語

飛機的測試工作多在外場進行，本測試系統通過圖片傳遞測試指令，清楚、準確，很好地解決了受風力噪聲、口音誤傳、飛機起落噪聲的干擾。整個測試過程中以及試用期間，未發生一起指令模糊或者錯誤的情況，信息校驗安全準確，CRC校驗完全滿足測試需求，本例為外場測試工作的信息傳遞和校驗提供了很好的思路。