淺談一種綜合模塊測試設備的設計研究

許海

（國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007）

在對TSJ系統、KZH和CMU等機載設備開展維修任務過程中，現有的測試設備僅能進行整機級的測試，不能將故障定位到模塊級和局部電路級，導致維修難度大、器材消耗大、維修效果不理想，同時，影響產品維修的交付周期。從方便維修、提高維修效率和維修品質的需求出發，需要研制TSJ系統、KZH和CMU等機載設備模塊測試設備；本著節約經費的原則，對上述機載設備模塊測試設備進行整合。設計一臺綜合模塊測試設備，滿足3大類12種模塊的維修測試需求。

1 硬件設計

綜合模塊測試設備硬件主要由測試主機、綜合測試臺和測試工裝組成。測試主機內部資源有8路RS422接口、4路RS232接口、31路離散量信號、4路模擬量信號、4路同步機信號、4路ARINC429接口、1路GPS接口、4路音頻輸出接口、一路音頻輸入接口和2路LVDS接口；綜合測試臺內部有電源模塊和適配接口。測試系統還配置4個測試工裝，配合完成各模塊測試。綜合模塊測試設備系統組成框圖如圖1所示。

圖1 綜合模塊測試設備組成框圖

1.1 測試主機

測試主機由工控機、ARINC-429模塊、離散量模塊、軸角變換模塊、AD/DA模塊、串行接口模塊、離散量信號調理箱、GPS天線模塊、電源和液晶顯示模塊等構成，其中ARINC-429模塊、離散量模塊、AD/DA模塊、串行接口模塊等安裝在工控機內。

（1）工控機。工控機作為測試主機，其運行速度快，內存容量大。便攜工控機負責系統的管理，包括內置模塊的初始化、總線仲裁、時鐘分配和復位功能。工控機對所有測試參數采集控制、數據處理和性能參數換算。便攜工控機采用的是Intel 865，完全針對惡劣的工業應用環境。

（2）ARINC429模塊。ARINC429總線是廣泛應用于航空電子系統的通信總線。測試設備的ARINC429模塊就是為了提供對應的測試條件而設計的。

該電路設計包括兩部分，一部分是ARINC429串行數據信號的輸出處理電路，實現的主要功能是將并行數據經過并串轉換電路，變換為固定速率的串行數據，然后，經過接口芯片變成抗干擾能力更強的ARINC429電平的差分信號送出；另一部分是ARINC429串行數據信號的輸入處理電路，同輸出電路相比則相反，雙線差分的ARINC429信號經協議芯片變成TTL電平的串行信號，然后，經過解調進行串并轉換，變換為并行數據送至系統內總線，該部分電路設計選用BD429芯片，該芯片的優點是高速低功耗，速率最高可以達到100KBIT/S,支持25位或32位數據的接收/發送，傳輸安全可靠,符合ARINC429標準。ARINC429總線模塊作為PCI總線的子設備，通過PCI總線與計算機進行通訊（圖2）。

圖2 ARINC429模塊原理圖

（3）軸角變換模塊。軸角變換模塊分為三個部分：角度量輸入信號處理電路、控制邏輯電路和總線隔離驅動電路（圖3）。

圖3 軸角變換模塊原理圖

角度量輸入信號處理電路，完成對輸入角度量的軸角變換功能。

控制邏輯及離散量采樣保持電路，根據從處理器模塊接收到的采樣命令，產生控制邏輯，采集相應通道軸角變換的結果，并發送給處理器模塊。

總線接口驅動電路，驅動數據總線、地址總線和控制總線信號。

（4）離散量信號調理箱。離散量信號調理箱實現23路離散量的輸出。分為三個部分：離散量輸出信號處理電路、控制邏輯電路和總線驅動電路（圖4）。

圖4 離散量信號調理箱

控制邏輯及TTL電平離散量輸出電路，根據從處理器模塊接收的采樣命令，產生控制邏輯，向相應通道發出TTL電平的離散量，并為處理器模塊提供狀態回讀功能。總線接口隔離驅動電路，驅動數據總線、地址總線和控制總線信號。輸出的離散量將有兩種狀態：（1）高電平28V狀態；（2）低電平28V地狀態。

1.2 綜合測試臺

綜合測試臺由TSJ模塊測試區、KZH模塊測試區和CMU模塊測試區組成。

TSJ模塊測試區由電源模塊和適配接口等組成。其中電源模塊用于給被測模塊供電；適配接口集成被測模塊的插座，位于TSJ模塊測試區的正上方，為被測模塊提供物理平臺；具體組成如圖5所示。

圖5 TSJ模塊測試區

KZH模塊測試區由電源模塊和適配接口等組成。其中，電源模塊用于給被測模塊供電；適配接口集成被測模塊的插座，位于KZH模塊測試區的正上方，為被測模塊提供物理平臺。用于實現KZH模塊測試區與測試主機之間信號的調理驅動。具體組成如圖6所示。

圖6 KZH模塊測試區

CMU模塊測試區由電源模塊、音頻信號源、音箱、測試適配模塊和適配接口等組成。其中，電源模塊用于給被測模塊和工裝供電；音頻信號源用于為AWM模塊提供音頻測試信號；音箱用于測試AWM模塊輸出的音頻信號；測試適配模塊上集成了測試工裝的插座和被測模塊的插座，位于CMU模塊測試區的正上方，為被測模塊提供物理平臺；適配接口用于實現CMU模塊測試區與測試主機之間信號的調理驅動。具體組成如圖7所示。

圖7 CMU模塊測試區

2 軟件設計

模塊測試設備軟件由系統軟件、測試軟件以及系統開發環境組成。系統軟件包括Windows XP操作系統、各模塊的設備驅動程序以及BIT軟件；測試軟件由各功能模塊的軟件組成；系統開發環境用于開發XP下設備的驅動程序和測試軟件。該檢測設備的軟件結構如圖8所示。

圖8 測試設備軟件結構

2.1 驅動程序

本系統的驅動是指核心模式驅動，它是XP操作系統的一部分，運行在核心模式中。通過XP系統的I/O管理器訪問和支持核心模式驅動。核心模式驅動的結構如圖9所示。

圖9 核心模式驅動結構

2.2 測試軟件

測試程序的主要功能是在系統硬件平臺及軟件平臺的基礎上，通過對系統硬件及被測對象工作狀態的控制，來完成對被測對象工作狀態及各工作參數的測試。

在綜合模塊測試設備中，測試程序的運行過程是自動化的，除必須采用人機對話方式或交互方式才能實現的測試項目或測試過程外，被測對象的其他所有測試項目及測試程序的實現盡可能地采用自動方式，這樣便大大降低了系統的操作難度。

3 結語

本方案充分考慮測試的需求以及系統的可擴展性、易操作性、實用性、機動性和可移植性等要求，采用總線化、模塊化、虛擬化的測試技術組建的自動測試平臺，通過手動、自動模式對模塊進行測試；采用先進的通用測試軟件平臺、測試總線標準、虛擬儀器等技術，采用共同的測試策略，通過綜合通用的系統代替多種單功能的專用測試設備來構建維修測試用的測試平臺。