張琬珍 趙斌

摘要：某型彈載任務計算機進入批產(chǎn)任務后，原有手動測試方法已無法滿足實際需求。為提升測試的準確性、高效性，本文設計并實現(xiàn)了基于PXI總線的某型彈載任務計算機自動測試設備。該自動測試設備的設計遵循了通用化、標準化、模塊化理念，在硬件設計上通過購買成熟貨架設備，確保設備小型化和可擴展性，降低設備集成費用，規(guī)避技術風險;通過規(guī)范物理資源接口、硬件驅(qū)動和限制專用資源，實現(xiàn)平臺硬件的標準化、可復用的功能。在軟件設計上采用了基于Labview的設計的方法，實現(xiàn)了軟件的層次化、模塊化設計，軟件開發(fā)迅速、可擴展性強、用戶界面簡潔美觀、人機交互性強、自動化程度高。

關鍵詞：PXI總線 標準化 模塊化 分布式配置管理

引言

任務計算機，主要用于某型導彈飛行控制率解算，流程調(diào)度，控制指令判斷和發(fā)出，與彈上其它系統(tǒng)信息交聯(lián)等工作。其性能的好壞直接關系到精準制導的精度和殺傷目標的概率。該型號進入批產(chǎn)任務后，原測試方法測試項目多、難度大、周期長已無法滿足實際需求。為提高測試的準確性、可操作性，并提高測試效率，某型號彈載任務計算機測試設備的設計是勢在必行的。

1 任務計算機原理

任務計算機由四個模塊組成，分別為：CPU模塊、AIO模塊、DIO模塊和PS模塊。

PS模塊接入外部28V直流電壓，通過濾波及過壓欠壓處理電路將電源轉(zhuǎn)換為±15V、+5V，為AIO模塊、DIO模塊、CPU模塊供電。

CPU模塊實現(xiàn)任務計算機的資源控制和制導率的解算，同時實現(xiàn)4路RS422接口、1路RS323接口和1553B接口。

AIO模塊選用CPLD作為模塊的控制器，負責板間的互聯(lián)控制。AIO模塊實現(xiàn)18模擬量輸入，3路模擬量輸出。

DIO模塊實現(xiàn)離散量輸入和離散量輸出處理，選用CPLD作為模塊的控制器，負責板間的互聯(lián)控制，讀取輸入離散量的狀態(tài)，確定輸出離散量的狀態(tài)。DIO模塊實現(xiàn)13路離散量輸入（包括6路RT地址讀取），12路離散量輸出。

2 測試設備總體設計

2.1測試設備的功能

該測試設備是任務計算機的專用測試設備。任務計算機，后簡稱UUT（unit under test 測試單元）。目前，該設備僅針對該型UUT，但考慮后期設備的升級、擴展、維護、維修，對測試設備考慮通用性、標準化設計。其實現(xiàn)的主要功能包括：

a）對設備自身的標準信號輸出、采集具有自檢測功能;

b）為UUT提供相應的通用標準儀器測試;

c）為UUT提供能夠模擬導彈系統(tǒng)中的控制、采集、輸入、輸出等測試信號，并對UUT的反饋信號進行處理、采集、自動判讀、顯示、存儲;

d）設備的余度滿足需要所需信號的1.4倍，保證后期設備升級余量設計;

e）所存儲的相應數(shù)據(jù)具有可查詢、不可修改的功能。

2.2測試設備的組成

測試設備主要由工控機部分、多種PXI功能板卡、調(diào)理板、適配器面板和被測件供電電源組成。設備組成框圖如圖1所示。

設備各部分功能如下所示：

a）工控機部分;

b）PXI功能板卡;

c）調(diào)理板;

d）適配器面板;

e）被測件適配器;

f）被測件供電電源;

g）設備自用電源。

3 測試設備硬件設計

3.1工控機部分

彈載任務計算機測試設備采用PCI工控機 + 擴展PXI機箱的組合方案。

3.2 PXI功能板卡

a）模擬量輸出卡（DA卡）

采用凌華科技（ADLINK）的cPCI-6216V，并配備1塊cPCI-6208V模擬量輸出卡實現(xiàn)DA卡信號電路切換。

b）數(shù)據(jù)采集卡（AD卡）

數(shù)據(jù)采集卡采用凌華科技（ADLINK）的cPCI-9116。凌華科技cPCI-9116是用于PXI/CompactPCI總線類型的高密度、高分辨率多功能DAQ卡。

c）1553B接口卡

測試設備中的1553B接口卡用于1553B總線接口測試。本卡采用本土公司自主研制板卡。測試卡由西安西成測控有限公司研制的PXI-1553BX2接口卡。該板卡經(jīng)長時間在多臺不同測試設備上使用，工作穩(wěn)定，可靠。

d）開關量I/O卡設計

開關量測試卡同樣選用由西安西成測控有限公司自研的PXI接口的開關量I/O卡實現(xiàn)此功能。

3.3調(diào)理板

開關量信號的適配，以及DA卡輸出信號切換主要由繼電器實現(xiàn)。

采用歐姆龍的G6K-2F-Y小型繼電器，確保10萬次以上使用壽命。

所有切換用的繼電器由朝陽電源供電提供，F(xiàn)PGA與NPN型三極管S8050組合提供線圈控制繼電器的閉合。

3.4適配器面板

適配器面板位于設備機柜正面板，是設備與被測件適配器之間的連接器，起到連接、固定被測件的作用，適配器面板上的航空接插件選型安裝符合軍用電子裝備自動測試設備接口標準（GJB 5936-2007） 相關要求對信號進行分類最后通過適配器方式規(guī)范物理資源接口、規(guī)范硬件驅(qū)動和限制專用資源，實現(xiàn)平臺硬件的標準化、可復用的功能。

3.5被測件適配器

適配器根據(jù)被測件測試信號以通過設備線纜直接連接測試設備與被測件。設計中采用中航光電XCF系列高密度線簧式焊接電連接器，該系列連接器突出特點是密度高、體積小、重量輕，便于測試。

3.6電源

被測件供電電源選用臺灣固緯PSW80-13.5程控開關電源，系統(tǒng)自用電源為測試設備內(nèi)部各種需要供電的硬件裝置提供電源。自用電源采用在測試領域廣泛使用的遼寧朝陽工業(yè)級線性電源。

4 測試設備軟件設計

4.1軟件架構(gòu)

在軟件開發(fā)過程中，采用了自頂向下、分層設計的方法，考慮了層次化、模塊化設計。測試設備系統(tǒng)軟件從下往上分為四層，具體如下：

a）底層驅(qū)動層;

b）數(shù)據(jù)層;

c）功能層;

d）顯示層。

4.2底層驅(qū)動層

底層驅(qū)動層是對于硬件板卡設備進行直接操作，并且為用戶層提供了服務接口。

底層驅(qū)動層為硬件平臺相關板級支持包BSP （board support package）和板級驅(qū)動。其包括：1553B接口板、422接口板、I/O接口板等設備驅(qū)動程序。

設備驅(qū)動程序采用WDM架構(gòu)（Windows Driver Mode，微軟公司定義的驅(qū)動設計規(guī)范）設計與實現(xiàn)。參照板卡硬件結(jié)構(gòu)設計的專用設備驅(qū)動能夠?qū)崿F(xiàn)高效的I/O操作，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。

4.3數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層用來保存設備所有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，選用的數(shù)據(jù)管理軟件為SQL Server，用來保存測試數(shù)據(jù)和用戶信息。

4.4功能層

在功能層分為6個子功能模塊，分別為動態(tài)鏈接庫、設備自檢、產(chǎn)品測試、報表管理、用戶管理、軟件版本管理。功能成為該設備軟件的核心層。

a）動態(tài)鏈接庫

為了更加高效正確的使用各自研板卡，針對每一種板卡，編寫相應的基本函數(shù)接口API，并將這些接口生成為動態(tài)鏈接庫，以供應用程序使用。

b）設備自檢

系統(tǒng)初始化完成后自動進入設備自檢狀態(tài)。設備自檢是為了確保每次測試的可靠性，確保測試設備的硬件處于正常工作狀態(tài)。在設備自檢狀態(tài)中程序通過調(diào)用硬件驅(qū)動中的自檢函數(shù)來實現(xiàn)自檢功能。

c）產(chǎn)品測試

產(chǎn)品測試軟件由目標機測試軟件和上位機測試軟件組成。目標機測試軟件配置于UUT內(nèi);上位機測試軟件為測試設備內(nèi)置軟件。測試過程需要兩個軟件配合完成對UUT的功能及性能測試。

d）報表管理

程序使用NI LabVIEW報告生成工具包來實現(xiàn)該功能。LabVIEW報告生成工具包是一個靈活易用的VI庫，基于該工具包用戶可以編程創(chuàng)建和修改Microsoft Word和Excel報告，工具包還支持使用報告模板，圖形化的編程方式極大方便了程序的開發(fā)。

e）用戶管理

針對用戶身份的不同，設置不同登錄權限。普通用戶僅有登錄、使用權限;管理員權限可對已經(jīng)注冊的賬戶進行添加和刪除操作，方便用戶信息的維護。

f）軟件配置管理

為提升設備的信息化水平，考慮信息共享策略，實現(xiàn)設備故障復現(xiàn)、隔離與定位以及全壽命周期的管理，設備采用開源分布式版本控制工具—— Git軟件實現(xiàn)軟件調(diào)試過程中信息軟件版本控制。

4.5 顯示層

在顯示層分為4個子功能模塊，分別為數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)校準模塊、界面控制模塊、日志模塊。

a）數(shù)據(jù)顯示

為用戶測試過程中的測試結(jié)果及所設置的參數(shù)顯示。

b）參數(shù)校準模塊

主要針對模擬量參數(shù)例如電阻值等進行校準補償，讓電阻值都可設置。不會因為開關電阻或電阻器公差而缺少電阻值。對參數(shù)要求非常精細的可以進行補償調(diào)整使其能夠設置為所需要的精準參數(shù)。

c）界面控制模塊

為用戶登錄、被測件選擇、數(shù)據(jù)保存、測試功能選擇等界面的顯示。

d）日志模塊

為后臺形成的軟件運行過程的數(shù)據(jù)記錄，日志輸出格式為".TXT"格式。

5 總結(jié)

該測試設備的設計遵循了通用化、標準化、模塊化理念，并實現(xiàn)設備的經(jīng)濟性，靈活構(gòu)型、可重構(gòu)等特點。通過上位機和下位機配合測試方法，實現(xiàn)了被測產(chǎn)品的自動化測試和深層次測試。檢測功能全面，問題定位準確，測試效率高、操作簡單，給批生產(chǎn)工作帶來很大便利，滿足設計需求。該測試設備的設計同時實現(xiàn)了“管理集中、控制分散”的設計思想，利用GIT軟件的優(yōu)勢，有利于軟件調(diào)試過程中信息軟件版本控制，減少軟件項目開發(fā)者的冗余工作，有利于跟蹤版本歷史記錄及軟件項目的迭代。為批產(chǎn)設備管理提出了更好的解決方式，具有一定的推廣意義。

參考文獻

[1]張靜，張陽，彭剛鋒，等.某彈載模塊測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術，2014年12月1日第37卷第23期.

[2]文永明，余鋒祥，航空設備通用自動測試平臺研究[J].計算機測量與控制，2019年27（4）.

[3]胡華山.基于PXI的卡件自動測試裝置設計與實現(xiàn)工業(yè)控制計算機[J].2019年3月25日.