鄒明虎，王振楠2，冷育明3，柳東方

(1.中國人民解放軍65183部隊，遼寧 遼陽 111299； 2.陸軍裝甲兵學院士官學校，長春 130117；3.中國人民解放軍31696部隊，遼寧 錦州 121000)

0 引言

指控裝備作為信息化指揮作戰(zhàn)平臺，隨著科學技術的發(fā)展和作戰(zhàn)維度的增加，已融合了當今太多高新技術，涉及了許多學科領域，其系統(tǒng)復雜、設備繁多、結構緊湊，檢測維修難度也持續(xù)加大[1-4]。網(wǎng)絡通信控制器作為指控裝備的核心節(jié)點設備，起著信息匯集、交換和傳輸作用，快速檢測其技術性能、判定其故障所在，不僅對快速修復網(wǎng)絡通信控制器起著關鍵作用，而且對判定故障是否發(fā)生在其它設備，快速修復整個系統(tǒng)也起著重要作用。

某型網(wǎng)絡通信控制器受載車空間的限制其結構設計得特別緊湊，僅通過一個矩形連接器接口與其他不同協(xié)議接口設備進行通信，對其技術狀態(tài)的判定，只能通過檢查與其它設備的通信正常與否來進行，一旦指控系統(tǒng)出現(xiàn)故障很難判定網(wǎng)控器技術狀態(tài)正常與否。本文研制的檢測儀，可以使網(wǎng)絡通信控制器在離線狀態(tài)下進行檢測，有效解決了其性能檢測問題，取得了較好的實際效果。

1 檢測儀硬件設計

1.1 檢測儀功能設計

檢測儀能完成網(wǎng)絡通信控制器共7種20個端口的整機性能檢測。網(wǎng)絡通信控制器通過一個115芯的矩形連接器與周圍設備進行數(shù)據(jù)通信，矩形連接器共包含有1個控制口、1個ETH口、7個HUB口、2個LTU口、2個CDP口、5個RS-232口和2個RS-422口共7種20個端口的數(shù)據(jù)線。檢測儀能對這7種20個端口的技術性能進行檢測，從而實現(xiàn)整機性能檢測。

1.2 檢測儀硬件結構

檢測儀硬件主要由檢測終端和檢測適配器兩部分組成，如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡通信控制器測試原理圖

為提高便攜性和續(xù)航能力，檢測終端選用筆記本電腦。檢測適配器由矩形連接器接口、數(shù)據(jù)接口分線器、1個控制口、1個ETH口、7個HUB口、2個LTU口、2個CDP口、5個RS-232口、2個RS-422口和電源電路組成，如圖2所示。數(shù)據(jù)接口分線器的作用是按照不同通信協(xié)議將115條數(shù)據(jù)線分離成7種20個通信端口。電源電路采用交流220 V和直流+24 V兩種供電方式，同時，檢測儀具有作為電源使用功能，可為其它被測設備提供+24 V直流電源。

圖2 網(wǎng)絡通信控制器適配器原理圖

1.3 硬件工作原理

網(wǎng)絡通信控制器參數(shù)信息可以通過控制口進行設置與查詢，由于該控制口采用串行通信方式，檢測軟件使用了Visual C++提供的ActiveX控件Microsoft Communications Control(即MSComm)來支持應用程序對串口的訪問，從而實現(xiàn)檢測終端與網(wǎng)絡通信控制器控制口收發(fā)數(shù)據(jù)。下面以控制口、ETH口、HUB口和RS-232口為例，其檢測原理分述如下：

1)控制口檢測。檢測終端內安裝有FTDI CDM驅動器軟件，使用Z-TEK型號專用數(shù)據(jù)線纜解決USB口轉串口問題，這樣，檢測終端既可以通過USB口經(jīng)USB轉串口線纜與適配器控制口進行通信，也可以通過檢測終端串口直接與適配器控制口進行通信。啟動檢測軟件后，在測試項目選擇界面選擇控制選擇項目，利用彈出的對話框，選擇檢測終端與適配器控制口進行通信的端口，按圖1連接方式，選擇USB口，然后，在測試項目選擇界面選擇性能檢測項目，彈出性能檢測頁面，如圖3所示，此頁面提供網(wǎng)控器7種20個端口連通性能檢測操作。點擊“聯(lián)機”按鈕調用聯(lián)機程序，通過MSComm控件設置通信端口號、端口狀態(tài)、輸入模式、輸入輸出緩沖區(qū)大小、硬件握手狀態(tài)、傳輸緩沖區(qū)中允許的最小字符數(shù)、從接收緩沖區(qū)讀取的字符數(shù)，以及匹配的波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)，使檢測終端檢測軟件與網(wǎng)控器內軟件互通。點擊“進入特權模式”按鈕，向網(wǎng)控器發(fā)送網(wǎng)控器規(guī)定的相應系統(tǒng)命令，使網(wǎng)控器進入特權模式，并具備運行其內部程序的必備條件。單擊“控制口檢測”按鈕，調用控制口檢測程序，通過USB口、適配器控制口、數(shù)據(jù)接口分線器和矩形連接器向網(wǎng)控器控制口發(fā)送檢測命令，網(wǎng)控器根據(jù)接收到的命令經(jīng)原路徑反饋回相應信息，觸發(fā)檢測軟件MSComm控件事件捕獲處理函數(shù)，通過數(shù)據(jù)讀取和比對，判斷網(wǎng)控器控制口的通信性能，并給出檢測結果，實現(xiàn)對控制口的檢測。

圖3 網(wǎng)絡通信控制器檢測頁面

2)ETH口檢測。在控制口正常狀態(tài)下，在檢測頁面點擊“配置ETH口”按鈕，檢測軟件便執(zhí)行ETH口參數(shù)配置程序，檢測終端通過USB口、USB轉串口線纜、適配器控制口、數(shù)據(jù)接口分線器、矩形連接器和網(wǎng)控器控制口，對網(wǎng)控器ETH口進行參數(shù)配置，配置前，先將ETH口原參數(shù)進行保存，并清除原參數(shù)占用空間以留給新配置參數(shù)，保存原參數(shù)是為檢測完恢復原參數(shù)時使用。重新配置ETH口IP地址，確保適配器ETH口IP地址和檢測終端以太口IP地址在同一網(wǎng)段內。ETH口參數(shù)配置完成后，檢測軟件便執(zhí)行ETH口檢測程序，通過檢測終端以太口、適配器以太口、數(shù)據(jù)接口分線器、矩形連接器，向被測網(wǎng)控器以太口進行Ping包測試[5-8]，根據(jù)返回的Ping包數(shù)量判定網(wǎng)控器以太口通信性能，并給出檢測結果，同時清除新參數(shù)，再恢復為原參數(shù)的配置，完成對以太口的檢測。

3)HUB口檢測。HUB口檢測原理與以太口相同。網(wǎng)控器內有內置集線器，7個HUB口是共用一個IP地址。用與以太口同樣的方法，檢測軟件執(zhí)行HUB口參數(shù)配置程序，通過控制口設置7個HUB口的IP地址，使其與檢測終端以太口IP地址在同一網(wǎng)段內。測試時，在測試頁面選擇要測試的HUB口，并將測試電纜連接于該HUB口，通過執(zhí)行HUB口檢測程序，利用Ping包的方法完成檢測。

4)RS232口檢測。對5個RS232端口的檢測是采用環(huán)回組合的方法，所有環(huán)回組合如表1所示。

表1 5個RS232端口環(huán)回組合表

在適配器上把要檢測的任意兩個RS232端口用環(huán)回數(shù)據(jù)線纜相連接，如果通過檢測，兩個端口通信正常，則在檢測終端給出兩個端口均“正常”的檢測結果，反之給出“故障”檢測結果，如果確定某一個端口性能正常，則可判定另一個端口出現(xiàn)故障。

以檢測RS232-1端口與RS232-5端口為例。在適配器上將RS232-1端口與RS232-5端口用環(huán)回數(shù)據(jù)線纜相連接，如圖4所示，在性能檢測頁面RS232口區(qū)域選擇對應的兩個RS232端口，點擊“配置參數(shù)”按鈕，檢測軟件便執(zhí)行參數(shù)配置程序，通過USB口、USB轉串口線纜、適配器控制口、數(shù)據(jù)接口分線器和矩形連接器給網(wǎng)控器控制口輸入網(wǎng)控器規(guī)定的相應系統(tǒng)命令，使網(wǎng)控器由特權模式轉為全局配置命令模式，再轉為接口配置模式，配置前，先將兩個RS232端口原參數(shù)進行保存，并清除原參數(shù)占用空間以留給新配置參數(shù)，保存原參數(shù)同樣是為檢測完恢復原參數(shù)時使用。重新配置兩個端口的IP地址參數(shù)，確保設置后的IP地址在同一網(wǎng)段內。參數(shù)配置完成后，點擊“檢測”按鈕執(zhí)行檢測程序，檢測終端通過USB口、USB轉串口線纜、適配器控制口、數(shù)據(jù)接口分線器、矩形連接器和網(wǎng)控器控制口向網(wǎng)控器內輸入網(wǎng)控器規(guī)定的系統(tǒng)Ping檢測命令，收到Ping檢測命令后，網(wǎng)控器執(zhí)行其內部程序通過環(huán)回線纜對已配置IP地址的RS232-1端口和RS232-5端口執(zhí)行Ping操作，操作結果數(shù)據(jù)通過控制口，按原路反饋回檢測終端，觸發(fā)檢測儀軟件MSComm控件事件捕獲處理函數(shù)，通過數(shù)據(jù)讀取和比對，判定RS232-1端口和RS232-5端口通信性能，并在顯示器上給出檢測結果，同時清除兩個端口新參數(shù)設置，再恢復為原參數(shù)的配置，完成兩個RS232端口的檢測。

對表1的所有環(huán)回組合進行檢測，如果均正常，則網(wǎng)控器所用RS232端口工作正常。

2 檢測儀軟件設計

2.1 檢測儀軟件組成

檢測儀軟件選擇Visual C++作為編制環(huán)境，包括控制選擇程序、控制口檢測程序、ETH口檢測程序、HUB口檢測程序、LTU口檢測程序、CDP口檢測程序、RS-232口檢測程序、RS-422口檢測程序和檢測結果記錄查詢程序共9個程序塊，如圖4所示。

圖4 檢測儀軟件構成

2.2 軟件工作流程

檢測儀對網(wǎng)絡通信控制器進行整機性能檢測是通過運行檢測終端內的檢測軟件實現(xiàn)，其流程如圖5所示。

圖5 軟件工作流程

在檢測終端啟動檢測軟件后，首先調用人機界面程序，進入歡迎界面，接著轉入測試項目選擇界面，在此界面先選擇控制選擇項目，利用彈出的對話框，選擇檢測終端與適配器控制口進行通信的端口，有串口和USB口兩種選擇，若檢測終端利用串口與適配器控制口進行通信，則選擇串口，若利用USB口與適配器控制口進行通信，則選擇USB口。通信端口選擇完成后，在測試項目選擇界面選擇性能檢測項目，在彈出的對話框中，通過執(zhí)行聯(lián)機程序使檢測終端與適配器控制口建立聯(lián)機，通過執(zhí)行特權程序使檢測終端與適配器控制口可以進行通信，然后，調用控制口檢測程序對控制口進行檢測，在控制口正?；A上，再調用其它端口檢測程序，按照先通過控制口對要檢測端口進行參數(shù)配置，然后再進行通信性能檢測的順序進行，檢測完畢后給出檢測結果，并對檢測結果進行保存。

3 實驗結果與分析

檢測儀進行實際應用前對各端口的檢測功能均進行了實驗，以下是對ETH口和RS232口的實驗。

3.1 實驗方法

3.1.1 實驗拓撲圖

ETH口檢測功能的實驗拓撲如圖6所示，RS232口檢測功能的實驗拓撲如圖7所示。

圖6 ETH口檢測功能實驗拓撲圖

圖7 RS232口檢測功能實驗拓撲圖

3.1.2 實驗方法

ETH口檢測功能實驗方法：在檢測終端以太口與適配器ETH口之間通過HUB(集線器)連接數(shù)據(jù)監(jiān)控計算機，用于使用抓包工具WireShark捕捉測試數(shù)據(jù)。檢測過程中通過斷開網(wǎng)控器內部ETH口網(wǎng)線或設置網(wǎng)控器內部其它硬件電路故障的方式來控制ping不通的次數(shù)。運行檢測軟件對網(wǎng)控器ETH口進行檢測，ping10次，如果均ping通，則認為網(wǎng)控器ETH口正常，如果小于10次，則認為ETH口異常，然后，通過核對檢測軟件的發(fā)包數(shù)量、監(jiān)控計算機捕捉到的應答包數(shù)量及檢測終端顯示的檢測結果三者之間是否符合這一邏輯關系來驗證檢測儀對ETH口檢測功能的正確性。

RS232端口檢測功能實驗方法：以RS232-1端口與RS232-5端口為例。用環(huán)回數(shù)據(jù)線纜將適配器上RS232-1端口與RS232-5端口相連接，在檢測終端對兩端口進行參數(shù)配置，然后對兩端口進行檢測。檢測過程中通過斷開網(wǎng)控器內部RS232-1端口線或設置網(wǎng)控器內部其它硬件電路故障的方式來控制RS232-1端口處于故障狀態(tài)的次數(shù)。共做11組檢測實驗，每組10次，11組實驗按RS232-1端口故障次數(shù)由0至10的數(shù)字遞增，然后，通過核對RS232-1端口設置故障的次數(shù)、RS232-1和RS232-5端口的預期正常次數(shù)及檢測終端顯示的RS232-1和RS232-5端口的正常次數(shù)三者之間是否相一致來驗證檢測儀對RS232口檢測功能的正確性。在RS232-5端口設置故障的次數(shù)及實驗方法與RS232-1端口相仿，此處不再贅述。

3.2 實驗數(shù)據(jù)與結果分析

1)ETH口檢測功能實驗數(shù)據(jù)如表2所示。

2)RS232-1口與RS232-5口檢測功能實驗數(shù)據(jù)分別如表3、表4所示。

表2 ETH口檢測功能實驗數(shù)據(jù)

表3 RS232-1口與RS232-5口檢測功能實驗數(shù)據(jù)

表4 RS232-1口與RS232-5口檢測功能實驗數(shù)據(jù)

從表2～4實驗數(shù)據(jù)可看出，檢測結果與預期結果完全一致，證明檢測儀的檢測功能正確。

4 關鍵技術及解決難題

1)應用Z-TEK型號專用數(shù)據(jù)線纜，解決了檢測終端USB接口不能與適配器控制口通信問題，實現(xiàn)了檢測終端對網(wǎng)絡通信控制器的控制。

2)應用接口轉換技術，將網(wǎng)絡通信控制器一個具有115條數(shù)據(jù)線的矩形連接器接口，按指控系統(tǒng)使用的不同通信協(xié)議轉換成7種20個圓形連接器數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信號分類轉接、傳輸與檢測。

3)通過創(chuàng)建VC微軟通信控件MSComm對象，調用SetSettings函數(shù)設置波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位和停止位參數(shù)，解決了檢測儀與網(wǎng)絡通信控制器Monitor程序不能互聯(lián)互通問題，實現(xiàn)了通信協(xié)議一致，確保了端口參數(shù)設置命令與反饋數(shù)據(jù)信息的正確完整。

5 結束語

本檢測儀采用“檢測終端+適配器”的結構設計，綜合運用計算機技術、網(wǎng)絡通信技術和自動測試技術，解決了網(wǎng)絡通信控制器離線檢測難的問題，滿足了維修保障時，對網(wǎng)控器各端口通信性能進行檢測的需求，下一步還將對環(huán)回檢測法進一步完善，將故障確定到具體每一端口。實驗和應用結果表明，該檢測儀克服了用傳統(tǒng)儀器檢測帶來的使用設備多、連接麻煩、操作步驟繁瑣和檢測時間長等缺點，不僅為網(wǎng)控器增加了新的檢測維修方法，也為其它指控設備的檢測與維修開辟了新的途徑。