摘 要：本文簡要分析了某機載任務機的測試需求，介紹了一種基于VXI總線的自動測試系統(tǒng)。在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下，進行了測試軟件的設計。應用表明，該自動測試系統(tǒng)實現(xiàn)了對機載任務機的現(xiàn)場測試，降低了操作復雜度，提高了測試精度。

關鍵詞：自動測試系統(tǒng)；VXI；LabVIEW

中圖分類號：TP274；V247.1

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，作戰(zhàn)飛機需要高效、可靠的保障裝備對其進行測試及維護。由于現(xiàn)有的測試設備操作復雜、可靠性差，且測試效率較低，因此就對新的測試設備研制提出了更高要求。

自動測試系統(tǒng)（Automatic Test System）始于20世紀50年代中期，經(jīng)歷了專用測試系統(tǒng)（第一代）、積木式自動測試系統(tǒng)（第二代，基于GPIB總線，由程控臺式儀器組成）和模塊化自動測試系統(tǒng)（第三代，基于VXI、PXI等總線，由模塊化的儀器組成）三代。本文從工程角度出發(fā)，介紹了一種基于第三代技術的機載任務機自動測試系統(tǒng)，并詳述了其硬件及軟件的設計與實現(xiàn)。

1 測試需求分析

機載任務機是飛機航電系統(tǒng)的控制和管理核心，主要實現(xiàn)航電系統(tǒng)的通信管理、任務計管理、語音告警、綜合顯示管理及飛行員接口控制等。任務機的待測項目包括CPU自測試、離散量輸入、離散量輸出、模擬量輸入、1553B總線、RS422總線、視頻切換、語音告警、電源拉偏及整機功耗等。

2 硬件產品結構

根據(jù)任務機的測試需求，自動測試系統(tǒng)采用通用的VXI總線結構，以VXI測試設備為主，輔以控制設備等其它設備，主要的功能塊有：

2.1 VXI系統(tǒng)：采用VXI標準總線，根據(jù)任務機測試的最大需求，選用標準的測試模塊和機箱進行集成，主要包括離散量輸入/輸出模塊、模擬量輸出模塊、RS422通訊模塊、1553B通訊模塊及切換矩陣開關等。各個VXI模塊在機箱中通過VXI總線相連，受工控機測試軟件的控制，為被測件提供激勵信號并采集相應的響應信號；

2.2 控制設備：采用先進的工控機對各個設備進行控制。工控機內選用IEEE- 1394型零槽控制器模塊，可直接將工控機和VXI 系統(tǒng)連接，實現(xiàn)對各種測試模塊的控制與配置。工控機還具有GPIB接口和Fireware接口，均使用PCI總線板卡，分別用于工控機與程控電源、示波器，及與VXI系統(tǒng)之間的通訊；

2.3 接口適配器：包括接收器和固定器兩部分。在接收器插件上有高頻、低頻、信號、電源和功率等各種插針組成的插針陣列，一端用于連接適配器插件，另一端連接到被測件，具有可靠性高、靈活性強及保護性好的特點；

2.4 視頻顯示控制設備：包括視頻信號發(fā)生器、視頻轉換盒及多功能顯示器（MFD）等，分別提供被測件的視頻信號輸入源、視頻信號格式轉換及視頻輸出終端；

2.5 測量設備：用于測量被測件的直流電壓、直流電流及電阻，還可用于被測件特殊輸出信號的測量，主要包括示波器和萬用表；

2.6 供電設備：主要由為任務機供電的+28V電源和測試使用的+5V電源組成，均使用直流程控電源。還包括為系統(tǒng)緊急供電的不間斷電源（UPS），可讓用戶在系統(tǒng)突然斷電時有充分時間下電，保證被測件和自動測試系統(tǒng)的設備安全；

2.7 斷點板：自動測試系統(tǒng)和被測件接口上的一個分支點，主要用于系統(tǒng)維護、檢測測試設備的信號連接以及被測件關鍵信號測量等，且對斷點板的測量點進行操作時不會影響被測件及自動測試系統(tǒng)的正常運行；

2.8 測試電纜：實現(xiàn)自動測試系統(tǒng)與被測件的電氣連接。

自動測試系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示。

3 工作原理

根據(jù)機載任務機的實際功能劃分，自動測試系統(tǒng)的測試項目應包括以下幾個部分：

3.1 CPU自測試：測試應用軟件向被測件的CPU模塊發(fā)送自測試指令，CPU模塊進行自檢后將結果顯示在工控機的屏幕上；

3.2 離散量輸入：系統(tǒng)分別為被測件的每個離散量通道注入信號，同時啟動接口讀周期，讀取各輸入離散量經(jīng)TTL轉換后所對應的數(shù)據(jù)來檢查離散量輸入通道的正確性；

3.3 離散量輸出：系統(tǒng)向被測件發(fā)送離散量輸出指令，系統(tǒng)讀取離散量輸出值來檢查離散量輸出通道的正確性；

3.4 模擬量輸入：系統(tǒng)向被測件輸入電壓模擬量，并將被測件采集的數(shù)據(jù)與注入的數(shù)據(jù)比較判定轉換正確性及轉換的精度。仿真卡輸出的電壓值可動態(tài)顯示，方便測試者判定模擬量測試的正確性；

3.5 1553B總線：由系統(tǒng)的1553B仿真卡向被測件的MBI模塊發(fā)送上/下網(wǎng)指令，并仿真它機設備向被測件發(fā)送數(shù)據(jù)包，被測件接收到后再回送至自動測試系統(tǒng)以判斷通信是否正確；

3.6 RS422總線：由系統(tǒng)的RS422仿真卡仿真它機設備與被測件進行握手，根據(jù)被測件的請求發(fā)送命令字及數(shù)據(jù)包，被測件接收到后再回送至自動測試系統(tǒng)，并判斷通信是否正確；

3.7 視頻切換：視頻信號自動測試系統(tǒng)的視頻信號發(fā)生器提供，通過被測件的視頻矩陣切換后，信號輸出至自動測試系統(tǒng)的監(jiān)視器和MFD來顯示，由操作者觀察顯示圖像的正確性；

3.8 語音告警：系統(tǒng)向被測件發(fā)送語音播放指令，被測件將語音信號輸出至自動測試系統(tǒng)的音箱，由操作人員聽取結果并驗證正確性。同時語音信號連接至示波器輸入，可以觀測語音信號的電壓幅值；

3.9 電源拉偏：自動測試系統(tǒng)通過GPIB可自動調整+28V電源輸出，通過工控機顯示器觀測被測件的上電自檢結果是否正確；

3.10 整機功耗：系統(tǒng)通過GPIB讀取被測件正常工作時的電流值，該讀數(shù)乘以28之后將結果顯示在工控機上。

整個測試流程由工控機中的測試應用軟件控制，測試完成后可生成測試數(shù)據(jù)或測試報表。

4 軟件設計

機載任務機自動測試系統(tǒng)軟件分為系統(tǒng)軟件、測試應用軟件及自檢測軟件。主要有：

4.1 系統(tǒng)軟件：包括工控機中安裝的Windows XP操作系統(tǒng)及各VXI模塊的設備驅動程序，主要包括RS422仿真卡、1553B仿真卡、GPIB設備、D/A板卡、數(shù)字I/O轉換設備的驅動程序等；

4.2 測試軟件：主要實現(xiàn)測試管理、數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)幫助等功能，由LabVIEW工具進行開發(fā)。測試管理用來測試系統(tǒng)綜合能力，通過向目標機發(fā)送模擬數(shù)據(jù)和指令，目標機運行真實的應用軟件，判斷能否正常工作來完成系統(tǒng)測試，包括測試項目選擇、參數(shù)設置、儀器控制、數(shù)據(jù)采集和處理、波形輸出、分析和顯示等功能，是整個測試系統(tǒng)的核心；數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)對測試數(shù)據(jù)的管理和維護，生成測試結果的報表和數(shù)據(jù)回調；系統(tǒng)幫助用于對用戶進行系統(tǒng)介紹及操作指導；

4.3 自檢測軟件：用于對自動測試系統(tǒng)的硬件資源進行全面測試，確保該系統(tǒng)的正常運行，主要分為VXI總線測試、儀器自檢測及電纜回繞測試。其中通過VXI總線測試可通過軟件調用VXI模塊自帶的自檢函數(shù)來實現(xiàn)；儀器自檢可通過GPIB或LAN向儀器發(fā)送自檢指令，并回讀檢測結果實現(xiàn)；電纜回繞測試由軟件操作矩陣開關完成電纜的通斷測試。

軟件結構框圖如圖2所示。

圖2 軟件結構圖

自動測試系統(tǒng)上電后，自檢測軟件首先進行系統(tǒng)硬件初始化，檢查VXI總線模塊是否連接正常。如果自檢測不通過，則顯示出未通過自檢的模塊；如果自檢通過，則跳出登陸界面，輸入用戶名、密碼及被測件號，登錄測試應用軟件主界面。進入主界面后，用戶選擇要操作的項目，測試軟件進入相應項目的執(zhí)行界面。在用戶完成所有的測試后，測試應用軟件進行數(shù)據(jù)收集，并將測試結果顯示在屏幕上，也可輸出至打印機。自動測試系統(tǒng)的測試界面如圖3所示。

圖3 測試應用軟件界面

5 結束語

本文介紹的基于VXI 總線的自動測試系統(tǒng)，已成功應用在部隊武器裝備保障設備中，實現(xiàn)了對機載任務機高效、準確的測試。實踐表明，其具有操作簡便、工作穩(wěn)定、測試精度高、軟件界面簡潔等優(yōu)點，并能實時顯示測試數(shù)據(jù)及打印報告。該自動測試系統(tǒng)的應用，降低測試人員的工作強度，有效地提高了測試精度、速度和自動化水平。

參考文獻

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作者簡介：高楊（1980.12-），男，陜西榆林人，學士學位，工程師，研究方向：計算機硬件設計。

作者單位：中國航空計算技術研究所，西安 710119