肖炎榮　謝來陽

【摘要】 隨著航空技術(shù)的發(fā)展，通信導(dǎo)航設(shè)備的檢測工作也越來越復(fù)雜。自動測試技術(shù)是當(dāng)今通信導(dǎo)航設(shè)備檢測、維修技術(shù)發(fā)展的趨勢，因此通信導(dǎo)航設(shè)備的自動檢測系統(tǒng)的開發(fā)工作尤為重要。GPIB（General Purpose Interface Bus）即通用接口總線，以及PXI（PCI extensions for Instrumentation），為目前自動測試設(shè)備（ATE）常用的總線。以LabWindows/CVI 2010作為軟件開發(fā)工具實現(xiàn)了自動測試系統(tǒng)。在該設(shè)備軟件開發(fā)過程中，為設(shè)備中的測量儀器，編寫了配套的驅(qū)動程序，從而為用戶屏蔽了復(fù)雜的底層硬件細(xì)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】 自動測試系統(tǒng) 通信導(dǎo)航設(shè)備 測試程序集 GPIB總線 PXI總線

一、概述

近年來，航空技術(shù)發(fā)展迅猛，與之配套的通信導(dǎo)航設(shè)備也愈發(fā)復(fù)雜。因此，通信導(dǎo)航設(shè)備的檢測工作也越來越復(fù)雜、困難。而由于民航產(chǎn)業(yè)的特殊性，其飛行的安全性非常重要，故對其配套的通信導(dǎo)航設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性要求異常的高，從而對通信導(dǎo)航設(shè)備的檢測工作尤為重要。

傳統(tǒng)的手工測試效率低，且由于測試人員的個體差異，測試效果的準(zhǔn)確性并不穩(wěn)定。顯然傳統(tǒng)的手工測試工作已無法滿足要求。隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，以及設(shè)備檢測工作日益困難，自動檢測技術(shù)應(yīng)運而生。利用自動測試系統(tǒng)對通信導(dǎo)航設(shè)備進行測試，可極大提高檢測工作的效率及可靠性。發(fā)展并完善通信導(dǎo)航設(shè)備的自動測試系統(tǒng)是一項勢在必行的工作。

二、自動測試設(shè)備構(gòu)成

自動測試系統(tǒng)分為自動測試設(shè)備（ATE）、測試程序集（TPS Test Program Set）兩部分，如圖1所示：

1、自動測試設(shè)備（ATE）：

自動測試設(shè)備由IPC（工控機）、接口總線（如GPIB、PXI、VXI、RS232等）、各式測量、激勵儀器構(gòu)成。IPC根據(jù)測試程序通過接口總線向各儀器發(fā)送命令，控制儀器完成相應(yīng)的測量動作，同時也從這些儀器中讀取數(shù)據(jù)，并分析處理這些數(shù)據(jù)，生成報告。

2、測試程序集（TPS）：

測試程序集分為三部分，即測試程序（TP）、測試單元適配器（TUA）、測試程序集文檔。

測試程序是為被測單元開發(fā)的一組能由測試設(shè)備執(zhí)行的代碼序列，用來完成對被測單元進行功能及各項指標(biāo)的測試，并輸出測試結(jié)果。

接口適配器稱為測試單元適配器，是自動測試系統(tǒng)的重要組成部分，主要實現(xiàn)自動測試系統(tǒng)的通用測試接口向被測單元特定接口的轉(zhuǎn)換，即用與實現(xiàn)計算機與測試儀器、被測單元之間的電氣和機械連接。

測試程序集文檔。測試程序集文檔的作用是提供自動測試設(shè)備完成對被測單元自動檢測的各類文字信息，例如測試指南、接口適配器文檔、測試程序說明等內(nèi)容。

三、硬件平臺設(shè)計

3.1 GPIB總線簡介

GPIB（General Purpose Interface Bus）總線是一種并行的與可程控測量儀器件相連接的小型標(biāo)準(zhǔn)接口總線系統(tǒng)。GPIB的硬件規(guī)格和軟件協(xié)議已納入國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) — IEEE488.1和IEEE488.2[1]。

GPIB器件與控制器的連接方式有三種：線型連接、星形連接以及混合型。

3.2 PXI總線簡介

PXI（PCI extensions for Instrumentation）總線是PCI總線的相儀器領(lǐng)域的擴展，由NI于1997年發(fā)布，是一種開放性、模塊化儀器總線規(guī)范。

PXI規(guī)范包括3個方面：機械性能、電氣性能、軟件性能[3]。

3.3 硬件平臺總體結(jié)構(gòu)

自動測試系統(tǒng)的硬件資源通過GPIB、PXI、SCXI與IPC（工控機）進行通信。

（1）以GPIB為接口總線的儀器通過GPIB卡與工控機進行通信。（2）以PXI作為接口總線的儀器插在PXI機箱中，在機箱的主板中通過PXI總線與PXI機箱的0槽的控制器相連，PXI機箱的0槽的控制器通過MXI-4與工控機相連，從而實現(xiàn)通信。（3）SCXI機箱中的設(shè)備在SCXI機箱主板中通過SCXI總線與機箱的控制器通信，SCXI機箱的控制器與工控機通過USB總線通信，從而實現(xiàn)了通信。

硬件平臺的結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示：

四、基于自動化測試系統(tǒng)的例程

系統(tǒng)的軟件平臺的設(shè)計所用的開發(fā)工具是LabWindows/CVI 2010。

LabWindows/CVI是NI推出的一套面向測控領(lǐng)域的軟件開發(fā)平臺，其功能強大，可以容易地設(shè)計出符合實際要求的儀表操作界面，并對采集到的實時數(shù)據(jù)進行各種數(shù)學(xué)處理和運算。它的集成化開發(fā)平臺，交互式編程方法，豐富的控件和庫函數(shù)大大增強了C語言的功能，為熟悉C語言的開發(fā)人員建立檢測系統(tǒng)，自動測量環(huán)境，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，過程監(jiān)控系統(tǒng)等提供了一個理想的軟件開發(fā)環(huán)境[5]。

本例程以ATE中的硬件資源——GNS743A作為被測單元。

GNS743A是導(dǎo)航衛(wèi)星模擬器，可產(chǎn)生GLONASS和GPS在L1子帶上的衛(wèi)星射頻信號，用于對GLONASS和GPS接收機進行工程測試。

GLONASS是俄羅斯開發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以前蘇聯(lián)地心坐標(biāo)系（PE-90）作為坐標(biāo)系，采用頻分多址技術(shù)，衛(wèi)星靠頻率不同來區(qū)分，每組頻率的偽隨機碼相同。其L1自帶上的信號頻率分別是1602.0000+K*0.5625 MHZ（K=1 to 24）。

本例程的測試內(nèi)容是GNS743A所合成產(chǎn)生的GLONASS的信號，如表1所示。

本例程是用HP8596E頻譜儀對GNS743A的部分頻率進行測試，并將結(jié)果輸出至“*.ar”文件。

程序?qū)⑾葘ο嚓P(guān)硬件初始化，然后在使GNS743A輸出不同頻率的信號。HP8596E接收到信號后，由控制平臺對所接受的信號頻率與相應(yīng)的標(biāo)稱值進行比較，若在容差范圍內(nèi)，則判斷為正確，否則錯誤。

五、結(jié)論

本論文根據(jù)通信導(dǎo)航設(shè)備的實際測試工作需求做了深入分析，并以此為出發(fā)點，對自動測試系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計進行了規(guī)劃。

硬件平臺設(shè)計方面：總線選用GPIB、PXI作為系統(tǒng)的主要總線，輔以SCXI總線。硬件資源主要采用了安捷倫、R&S公司、惠普、艾法斯等公司所生產(chǎn)的測量儀器，這些測量儀器在工控機的帶動下，可完成對通信導(dǎo)航設(shè)備的精確、可靠的測量。

軟件平臺設(shè)計方面：以LabWindows/CVI作為開發(fā)工具，實行了模塊化設(shè)計，是的軟件平臺的維護、升級變得更加方便。此外，系統(tǒng)也定義了平臺專用的編程指令，簡化了TPS開發(fā)人員的編程工作。

成功實現(xiàn)了對GNS743A輸出GLONASS不同頻率信號的測試。針對不同的通信導(dǎo)航設(shè)備，可設(shè)計出相應(yīng)的接口和測試子程序集，隨著未來測試儀器儀表的不斷完善，應(yīng)可逐漸達到實現(xiàn)本通信導(dǎo)航設(shè)備自動測試系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。

參 考 文 獻

[1] 楊樂平，李海濤，肖凱. 虛擬儀器技術(shù)概論[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2002：7

[2] 曹東，徐向民. 基于 GPIB 總線結(jié)構(gòu)的航空電子設(shè)備自動測試系統(tǒng)[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2010，（32）：7951-7955

[3] PXI Hardware Specification Rev2121September22，20041http：//pxisa1org/specifications

[4] National Instruments Corporation1The measurement and automation catalog 20071National IustrumentsCorporation12007

[5] 王建新，楊世鳳，隋美麗. LabWindows/CVI測試技術(shù)及工程應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：3