淺談一種綜合模塊測試設(shè)備的設(shè)計(jì)研究

許海

（國營蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

在對TSJ系統(tǒng)、KZH和CMU等機(jī)載設(shè)備開展維修任務(wù)過程中，現(xiàn)有的測試設(shè)備僅能進(jìn)行整機(jī)級的測試，不能將故障定位到模塊級和局部電路級，導(dǎo)致維修難度大、器材消耗大、維修效果不理想，同時，影響產(chǎn)品維修的交付周期。從方便維修、提高維修效率和維修品質(zhì)的需求出發(fā)，需要研制TSJ系統(tǒng)、KZH和CMU等機(jī)載設(shè)備模塊測試設(shè)備；本著節(jié)約經(jīng)費(fèi)的原則，對上述機(jī)載設(shè)備模塊測試設(shè)備進(jìn)行整合。設(shè)計(jì)一臺綜合模塊測試設(shè)備，滿足3大類12種模塊的維修測試需求。

1 硬件設(shè)計(jì)

綜合模塊測試設(shè)備硬件主要由測試主機(jī)、綜合測試臺和測試工裝組成。測試主機(jī)內(nèi)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(jī)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(nèi)部有電源模塊和適配接口。測試系統(tǒng)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(shè)備系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

圖1 綜合模塊測試設(shè)備組成框圖

1.1 測試主機(jī)

測試主機(jī)由工控機(jī)、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(diào)理箱、GPS天線模塊、電源和液晶顯示模塊等構(gòu)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(jī)內(nèi)。

（1）工控機(jī)。工控機(jī)作為測試主機(jī)，其運(yùn)行速度快，內(nèi)存容量大。便攜工控機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理，包括內(nèi)置模塊的初始化、總線仲裁、時鐘分配和復(fù)位功能。工控機(jī)對所有測試參數(shù)采集控制、數(shù)據(jù)處理和性能參數(shù)換算。便攜工控機(jī)采用的是Intel 865，完全針對惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。

（2）ARINC429模塊。ARINC429總線是廣泛應(yīng)用于航空電子系統(tǒng)的通信總線。測試設(shè)備的ARINC429模塊就是為了提供對應(yīng)的測試條件而設(shè)計(jì)的。

該電路設(shè)計(jì)包括兩部分，一部分是ARINC429串行數(shù)據(jù)信號的輸出處理電路，實(shí)現(xiàn)的主要功能是將并行數(shù)據(jù)經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換電路，變換為固定速率的串行數(shù)據(jù)，然后，經(jīng)過接口芯片變成抗干擾能力更強(qiáng)的ARINC429電平的差分信號送出；另一部分是ARINC429串行數(shù)據(jù)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(jīng)協(xié)議芯片變成TTL電平的串行信號，然后，經(jīng)過解調(diào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，變換為并行數(shù)據(jù)送至系統(tǒng)內(nèi)總線，該部分電路設(shè)計(jì)選用BD429芯片，該芯片的優(yōu)點(diǎn)是高速低功耗，速率最高可以達(dá)到100KBIT/S,支持25位或32位數(shù)據(jù)的接收/發(fā)送，傳輸安全可靠,符合ARINC429標(biāo)準(zhǔn)。ARINC429總線模塊作為PCI總線的子設(shè)備，通過PCI總線與計(jì)算機(jī)進(jìn)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(qū)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(jù)從處理器模塊接收到的采樣命令，產(chǎn)生控制邏輯，采集相應(yīng)通道軸角變換的結(jié)果，并發(fā)送給處理器模塊。

總線接口驅(qū)動電路，驅(qū)動數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線信號。

（4）離散量信號調(diào)理箱。離散量信號調(diào)理箱實(shí)現(xiàn)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(qū)動電路（圖4）。

圖4 離散量信號調(diào)理箱

控制邏輯及TTL電平離散量輸出電路，根據(jù)從處理器模塊接收的采樣命令，產(chǎn)生控制邏輯，向相應(yīng)通道發(fā)出TTL電平的離散量，并為處理器模塊提供狀態(tài)回讀功能?？偩€接口隔離驅(qū)動電路，驅(qū)動數(shù)據(jù)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(tài)：（1）高電平28V狀態(tài)；（2）低電平28V地狀態(tài)。

1.2 綜合測試臺

綜合測試臺由TSJ模塊測試區(qū)、KZH模塊測試區(qū)和CMU模塊測試區(qū)組成。

TSJ模塊測試區(qū)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(qū)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(qū)

KZH模塊測試區(qū)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(qū)的正上方，為被測模塊提供物理平臺。用于實(shí)現(xiàn)KZH模塊測試區(qū)與測試主機(jī)之間信號的調(diào)理驅(qū)動。具體組成如圖6所示。

圖6 KZH模塊測試區(qū)

CMU模塊測試區(qū)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(qū)的正上方，為被測模塊提供物理平臺；適配接口用于實(shí)現(xiàn)CMU模塊測試區(qū)與測試主機(jī)之間信號的調(diào)理驅(qū)動。具體組成如圖7所示。

圖7 CMU模塊測試區(qū)

2 軟件設(shè)計(jì)

模塊測試設(shè)備軟件由系統(tǒng)軟件、測試軟件以及系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境組成。系統(tǒng)軟件包括Windows XP操作系統(tǒng)、各模塊的設(shè)備驅(qū)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(tǒng)開發(fā)環(huán)境用于開發(fā)XP下設(shè)備的驅(qū)動程序和測試軟件。該檢測設(shè)備的軟件結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 測試設(shè)備軟件結(jié)構(gòu)

2.1 驅(qū)動程序

本系統(tǒng)的驅(qū)動是指核心模式驅(qū)動，它是XP操作系統(tǒng)的一部分，運(yùn)行在核心模式中。通過XP系統(tǒng)的I/O管理器訪問和支持核心模式驅(qū)動。核心模式驅(qū)動的結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9 核心模式驅(qū)動結(jié)構(gòu)

2.2 測試軟件

測試程序的主要功能是在系統(tǒng)硬件平臺及軟件平臺的基礎(chǔ)上，通過對系統(tǒng)硬件及被測對象工作狀態(tài)的控制，來完成對被測對象工作狀態(tài)及各工作參數(shù)的測試。

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

3 結(jié)語

本方案充分考慮測試的需求以及系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、易操作性、實(shí)用性、機(jī)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(shù)組建的自動測試平臺，通過手動、自動模式對模塊進(jìn)行測試；采用先進(jìn)的通用測試軟件平臺、測試總線標(biāo)準(zhǔn)、虛擬儀器等技術(shù)，采用共同的測試策略，通過綜合通用的系統(tǒng)代替多種單功能的專用測試設(shè)備來構(gòu)建維修測試用的測試平臺。