丁 玲，張 超，胡冠華

（北方自動(dòng)控制技術(shù)研究所，山西 太原 030006）

一種基于PXI平臺(tái)的產(chǎn)品測(cè)試適配器設(shè)計(jì)方法

丁 玲，張 超，胡冠華

（北方自動(dòng)控制技術(shù)研究所，山西 太原 030006）

文章主要介紹了一種基于PXI平臺(tái)的產(chǎn)品測(cè)試適配器設(shè)計(jì)方案，對(duì)測(cè)試適配器的設(shè)計(jì)原則，以及適配器的功能要求和結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行了說明。

PXI測(cè)試平臺(tái)；測(cè)試適配器；適配器開發(fā)

近年來，隨著信息化智能化武器裝備的高速發(fā)展，軍方對(duì)于軍工電子產(chǎn)品的產(chǎn)品交驗(yàn)，以及后期裝備使用維護(hù)的智能化和快速化要求越來越迫切，從而衍生出大量的基于PXI平臺(tái)的產(chǎn)品測(cè)試適配器設(shè)計(jì)需求。因此，本文以某海軍中修課題為背景的測(cè)試適配器設(shè)計(jì)為例子，說明測(cè)試適配器的設(shè)計(jì)原則和方法，希望能為今后適配器的設(shè)計(jì)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化提供便利。

1 PXI測(cè)試平臺(tái)簡(jiǎn)介

PXI測(cè)試平臺(tái)是一個(gè)用于測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)的堅(jiān)固的基于PC的平臺(tái)，是一種模塊化的總線結(jié)構(gòu)平臺(tái)。PXI將PCI電氣總線特性與堅(jiān)固的、模塊化、歐洲卡機(jī)械封裝的CompactPCI相結(jié)合，并增加了專門的同步總線和關(guān)鍵的軟件特性，從而能夠承受在實(shí)際應(yīng)用中的惡劣環(huán)境。目前，國(guó)內(nèi)外大的硬件開發(fā)廠商和專門的測(cè)試技術(shù)公司都有自己開發(fā)的PXI測(cè)試平臺(tái)。

PXI測(cè)試平臺(tái)硬件資源豐富，包括交直流供電、指令信號(hào)、A/D、D/A、電壓電阻測(cè)量、波形采集、高速數(shù)字I/O、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)、任意波輸出、繼電器控制信號(hào)、射頻信號(hào)測(cè)試分析等資源，可根據(jù)被測(cè)信號(hào)特點(diǎn)靈活配置。

2 測(cè)試適配器設(shè)計(jì)原則

通常，測(cè)試適配器設(shè)計(jì)原則歸納起來有以下幾點(diǎn)：（1）模塊化應(yīng)用架構(gòu)。適配器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循模塊化設(shè)計(jì)架構(gòu)，易插拔、易更換、易擴(kuò)展。（2）高可靠性。具有足夠的結(jié)構(gòu)牢固性、操作壽命，滿足高可靠性設(shè)計(jì)要求。（3）維修維護(hù)性。易于維修，拆卸方便，可快速組裝及更換內(nèi)部單元，維修維護(hù)性好。

3 測(cè)試適配器總體功能要求及其設(shè)計(jì)方法

3.1 測(cè)試適配器總體功能要求

基于被測(cè)電子部件的信號(hào)特點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的適配器需要滿足的功能要求匯總?cè)缦拢海?）PXI測(cè)試平臺(tái)與被測(cè)電子單元組合信號(hào)轉(zhuǎn)接適配功能；（2）適配器面板布局合理，提供計(jì)量接口；（3）自動(dòng)插錯(cuò)發(fā)現(xiàn)（識(shí)別碼、識(shí)別電阻等）；（4）完成被檢測(cè)信號(hào)的隔離、調(diào)理；（5）完成自動(dòng)測(cè)試設(shè)備提供激勵(lì)信號(hào)的隔離、調(diào)理；（6）產(chǎn)生特殊需求的激勵(lì)信號(hào)；（7）模擬部分被檢測(cè)功能部件的典型狀態(tài)信號(hào)；（8）具備RS232/422/485等通信通道的轉(zhuǎn)接功能。

3.2 測(cè)試適配器功能設(shè)計(jì)方法

測(cè)試適配器的功能設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)調(diào)理、自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)、可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)處理等幾方面。

3.2.1 信號(hào)調(diào)理

信號(hào)調(diào)理可以完成如下功能：（1）充分?jǐn)U展儀器模塊的功能。數(shù)字多用表、信號(hào)源、數(shù)字化儀、計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)器等儀器模塊的測(cè)量通道數(shù)目有限，通過與矩陣開關(guān)模塊及信號(hào)調(diào)理模塊的組合、配置、擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試通道的極大擴(kuò)展，也可實(shí)現(xiàn)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊的控制切換作用，實(shí)現(xiàn)各種儀器資源/信號(hào)的切換輸入/輸出等功能。（2）輸入輸出信號(hào)的調(diào)理。當(dāng)被測(cè)信號(hào)的指標(biāo)超出自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)儀器模塊輸入指標(biāo)時(shí)，需經(jīng)過調(diào)理變換，如阻抗變換、放大、衰減、隔離等措施。對(duì)于模擬量的信號(hào)隔離，采用具有高輸入輸出隔離特性的隔離放大器實(shí)現(xiàn)。（3）特殊的調(diào)理。對(duì)于需要特殊的調(diào)理信號(hào)，如邏輯時(shí)序信號(hào)、延遲等待信號(hào)、非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化變換等，采用專用的特殊調(diào)理模塊完成。

3.2.2 自動(dòng)識(shí)別

測(cè)試接口適配器具有自動(dòng)識(shí)別功能，即當(dāng)適配器掛載到自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的公共測(cè)試接口ICA，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)可自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前適配器的種類及功能。測(cè)試接口適配器掛載到自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的公共測(cè)試接口端后，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主控計(jì)算機(jī)自動(dòng)讀取適配器識(shí)別槽位的信息，并在主控計(jì)算機(jī)內(nèi)適配器地址庫(kù)中查詢，從而判斷適配器的型號(hào)、功能等。

3.2.3 可擴(kuò)展性

以標(biāo)準(zhǔn)插卡式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的通用測(cè)試適配器，具有良好的應(yīng)用擴(kuò)展性。其擴(kuò)展性主要體現(xiàn)在兩方面：（1）適配器功能擴(kuò)展時(shí)，可根據(jù)所需擴(kuò)展的功能，在適配器機(jī)籠預(yù)留的插卡槽位中插入相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)3U功能模塊，從而擴(kuò)展適配器的功能；（2）針對(duì)不同對(duì)象的測(cè)試任務(wù)，即可更換不同的測(cè)試接口適配器，也可不需整體更換測(cè)試適配器，只需更換內(nèi)部的功能模塊即可。

3.2.4 電源設(shè)計(jì)處理

測(cè)試適配器應(yīng)確保在不測(cè)試時(shí)，測(cè)試接口不帶電。由于被測(cè)對(duì)象是由專用電源單元供電，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)由系統(tǒng)加電組合提供工作電源，兩個(gè)電源系統(tǒng)彼此隔離，因此，為保證在不測(cè)試時(shí)測(cè)試接口不帶電，應(yīng)可靠接通/斷開測(cè)試適配器內(nèi)部各模塊的工作電壓。

在ICA接口與測(cè)試適配器的供電電源入口處設(shè)計(jì)高性能切換開關(guān)，測(cè)試適配器面板上提供電源按鈕，由工作人員手動(dòng)選擇測(cè)試適配器工作電源接通/斷開狀態(tài)。

4 測(cè)試適配器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)適配器功能的復(fù)雜程度，可將適配器的組成結(jié)構(gòu)劃分為“機(jī)箱+內(nèi)部線纜+信號(hào)調(diào)理板”或“機(jī)箱+機(jī)籠+背板+功能模塊”的結(jié)構(gòu)形式，其主要包括外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

以某單體測(cè)試適配器產(chǎn)品為例，其外部結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括：結(jié)構(gòu)框架、前面板、上蓋、側(cè)面板、底面板、后面板及ITA框。

圖1 適配器外部結(jié)構(gòu)

其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括：機(jī)籠、背板、功能模塊、連接電纜及固定件。

圖2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意

4.1 前面板要求

測(cè)試適配器前面板為獨(dú)立結(jié)構(gòu)安裝在適配器機(jī)箱框架的前彎邊上，并在其上安裝連接器，從而完成適配器內(nèi)部直通信號(hào)與被測(cè)設(shè)備之間的信號(hào)互連和轉(zhuǎn)接。（1）狀態(tài)指示區(qū)。以多個(gè)指示燈形式指示當(dāng)前測(cè)試運(yùn)行的狀態(tài)，如電源狀態(tài)、關(guān)鍵信號(hào)狀態(tài)等。（2）電源按鈕。作為測(cè)試適配器正常工作電源的接通/斷開控制；當(dāng)接通電源時(shí)，測(cè)試適配器內(nèi)部各功能模塊均開始工作；當(dāng)斷開電源時(shí)，測(cè)試適配器斷電。（3）航插接口。航插安裝在測(cè)試適配器的正面，用于系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象的信號(hào)轉(zhuǎn)接，航插應(yīng)采用快速分離的孔型插座連接器，各類接口的型號(hào)和數(shù)量由根據(jù)各自測(cè)試需求自行制定。

4.2 功能模塊結(jié)構(gòu)

功能模塊分為主控板與分功能板，其中主控板分布控制器、通信接口、顯示接口以及部分專用接口；分功能板根據(jù)所需實(shí)現(xiàn)的功能分為繼電器分板、專用信號(hào)產(chǎn)生以及通信板等。背板固定支撐各個(gè)功能板，并且主控板的控制信號(hào)可以通過背板走線傳輸?shù)椒止δ馨?，從而為擴(kuò)展分功能板提供兼容接口。

功能模塊上方具有必要的接插件，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的搭建、混接等；設(shè)計(jì)助拔器可以便于模塊安裝拆卸方便，可延導(dǎo)軌縱向插入機(jī)籠內(nèi)。

4.3 裝配要求

在采用機(jī)籠方式下，對(duì)功能模塊固定結(jié)構(gòu)采取垂直插入方式，在適配器內(nèi)通過機(jī)籠的垂直導(dǎo)軌進(jìn)行垂直方向定位及移動(dòng)，并且通過緊固壓條在頂部壓緊作用，避免功能模塊在適配器內(nèi)水平方向松動(dòng)以及造成的接觸不良，從而增強(qiáng)適配器板卡連接抗震性與可靠性。結(jié)構(gòu)布局如圖3所示。

圖3 功能模塊安裝示意

5 結(jié)語(yǔ)

通過該基于PXI平臺(tái)的產(chǎn)品測(cè)試適配器設(shè)計(jì)方法，可靈活設(shè)計(jì)各種單體級(jí)電子產(chǎn)品適配器，為今后適配器的設(shè)計(jì)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化提供便利。

[1]馬占新.適配器開發(fā)檢討指標(biāo)[J].電子制作，2014（4x）：39.

[2]航天測(cè)控技術(shù)中心.航天測(cè)控技術(shù)講義[Z].航天測(cè)控技術(shù)中心，2012.

[3]張永德.基于ARM的DeviceNet一體化適配器開發(fā)[J].測(cè)控技術(shù)，2008（12）：62-64.

A product testing adapter design method based on PXI platform

Ding Ling, Zhang Chao, Hu Guanhua
（North Automatic Control Technology Institute, Taiyuan 030006, China）

This paper mainly introduces a product testing adapter design method based on PXI platform. The design principle of testing adapter, and the functional and structural requirements of adapter are explained.

PXI test platform; testing adapter; adapter development

丁玲（1985— ），女，山西運(yùn)城人，碩士，工程師；研究方向：圖像處理。