徐玉杰,孟 博,錢軍琪

(航空工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所,陜西 西安 710065)

1 研究背景

光纖通道(FC)以其高帶寬、低延時、強(qiáng)可靠性、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)成為新一代航空電子系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)[1]。航電網(wǎng)絡(luò)分布范圍廣、連接復(fù)雜,各分系統(tǒng)接入FC網(wǎng)絡(luò)的需求增加,但因產(chǎn)品繼承性、數(shù)據(jù)帶寬、實(shí)時性要求等諸多因素,分系統(tǒng)內(nèi)部采用的總線形式多樣,種類繁多[2]。某多接口模塊集成了FC網(wǎng)絡(luò)接口、CAN總線接口及Camlink接口,已大量使用。初期設(shè)計驗證階段的各種復(fù)雜測試儀器及設(shè)備顯然無法滿足產(chǎn)品量產(chǎn)需求,如何快速完成批量生產(chǎn)、調(diào)試及試驗交付對產(chǎn)品的推廣應(yīng)用,提升用戶滿意度顯得尤為重要。

本文針對該多接口模塊,設(shè)計一種可以實(shí)現(xiàn)批量產(chǎn)品測試、試驗的集成測試設(shè)備,可有效地降低測試及試驗成本,減少人力成本,縮短交付周期,提高多接口模塊的驗證可靠性和完整性。

2 設(shè)計思想

多接口模塊作為一種標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式多接口轉(zhuǎn)換單元,內(nèi)嵌于航電各分系統(tǒng)設(shè)備中,其用量極大。因此,該產(chǎn)品量產(chǎn)測試及試驗設(shè)備需滿足如下要求。

(1)滿足FC、CAN及Camlink3種接口通信測試；(2)滿足大量多接口模塊同時開展測試驗證及環(huán)境試驗、交付等工作；

(3)盡量采用產(chǎn)品之間對傳通信進(jìn)行測試,減少激勵源等設(shè)計的復(fù)雜度,提高設(shè)備可靠性。

依據(jù)需求分析及上述設(shè)計思想,本文設(shè)計的集成測試設(shè)備擬采用如圖1所示的架構(gòu)。其中多接口模塊CAN接口采用對傳方式進(jìn)行測試,Camlink單向接口使用外部激勵源發(fā)送特定數(shù)據(jù),開發(fā)專用FC交換設(shè)備完成FC接口測試,總體設(shè)計如圖1所示。

圖1 測試設(shè)備總體設(shè)計示意

3 硬件總體設(shè)計

本方案所設(shè)計的測試試驗平臺采用VPX架構(gòu)。該方案將集成測試設(shè)備分為兩個部分,分別為激勵源及適配機(jī)箱,激勵源主要提供Camlink數(shù)據(jù)源、FC數(shù)據(jù)交換以及數(shù)據(jù)處理；適配機(jī)箱用于為多接口模塊提供電源、加固安裝以及FC及Camlink接口引出及適配。激勵源與適配機(jī)箱之間使用高可靠線纜提供Camlink通路及FC光通路。

3.1 激勵源的設(shè)計

激勵源主要實(shí)現(xiàn)CamLink數(shù)據(jù)源、FC數(shù)據(jù)源、FC數(shù)據(jù)接收及比對,并生成測試報告。

采用模塊化的設(shè)計思想實(shí)現(xiàn)激勵源的各種功能,激勵源包括CamLink數(shù)據(jù)源、FC交換模塊及處理器單元。激勵源工作在試驗室環(huán)境下,環(huán)境適應(yīng)性要求不高。因此,激勵源中的各種模塊應(yīng)盡量采用商用成熟模塊,減少開發(fā)成本降低開發(fā)風(fēng)險。

CamLink數(shù)據(jù)源主要功能是按照預(yù)先設(shè)置的格式及規(guī)則生成特定的CamLink數(shù)據(jù),CamLink數(shù)據(jù)源商用較多,技術(shù)成熟。FC接口的測試主要考慮成本因素,普通的FC節(jié)點(diǎn)價格昂貴,如果每個被測模塊的FC接口都使用一個FC節(jié)點(diǎn)機(jī)進(jìn)行測試,會造成很大浪費(fèi),因此采用一個FC交換模塊,可同時提供多路FC接口的測試。激勵源中集成的處理器模塊主要產(chǎn)生FC測試數(shù)據(jù)、接收FC接口數(shù)據(jù)并進(jìn)行比對,同時生成測試報告。

3.2 多接口模塊機(jī)箱設(shè)計

多接口模塊測試試驗適配機(jī)箱用于安裝固定多接口模塊,并隨受試產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境試驗,適配機(jī)箱由結(jié)構(gòu)件、底板、多接口模塊適配轉(zhuǎn)接板組成,適配機(jī)箱采用VPX結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計[3]。

結(jié)構(gòu)件的設(shè)計主要解決多接口模塊的散熱及加固問題,本設(shè)計采用通用航空機(jī)箱的設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn),采用加厚機(jī)箱壁和外部翅片設(shè)計,增加機(jī)箱熱容量及散熱能力。

多接口模塊適配轉(zhuǎn)接板采用標(biāo)準(zhǔn)的3U VPX結(jié)構(gòu),采用符合VITA42標(biāo)準(zhǔn)的要求的軍用連接器。每塊轉(zhuǎn)接板上安裝兩塊多接口模塊,在轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)CAN總線互聯(lián),其次將FC光接口及Camlink接口信號引出到底板。

底板的功能主要包括電源轉(zhuǎn)換、Camlink及FC接口信號引出。電源轉(zhuǎn)換采用直流大功率電源將28V轉(zhuǎn)換成5V,為至少8個多接口模塊提供電源。Camlink及FC接口信號使用航空連接器引出到機(jī)箱外部,方便線纜的安裝及拆卸。

4 軟件設(shè)計

多接口模塊Camlink接口為單向輸入接口,數(shù)據(jù)在模塊中經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換輸出到FC接口,FC數(shù)據(jù)幀格式為長消息；CAN接口主要傳輸指令類數(shù)據(jù),為雙向數(shù)據(jù),模塊中與FC接口實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換,FC數(shù)據(jù)幀格式為短消息。根據(jù)多接口模塊的這一特點(diǎn),本設(shè)計中采用長消息通信及短消息通信完成產(chǎn)品測試。

4.1 Camlink及FC接口測試

采用長消息通信完成Camlink及FC接口測試,流程如下:Camlink激勵源數(shù)據(jù)通過線纜傳輸給受測模塊,視頻數(shù)據(jù)在受測模塊中完成協(xié)議轉(zhuǎn)換,以FC長消息格式封裝后通過FC交換模塊最終送往處理器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理比對,生成測試報告。

4.2 Can總線及FC接口測試

采用短消息通信完成CAN總線及FC接口測試,短消息測試數(shù)據(jù)流示意圖如圖2所示。

圖2 短消息數(shù)據(jù)流

激勵源中處理器模塊產(chǎn)生測試數(shù)據(jù),以FC短消息的形式通過FC交換模塊發(fā)送給受測模塊1,受測產(chǎn)品完成FC短消息與CAN協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送給受測模塊2,受測模塊2完成CAN協(xié)議與FC短消息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后封裝成FC短消息,通過FC交換模塊最終到達(dá)處理器模塊,在處理器模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理比對,生成測試報告。

5 結(jié)語

本文設(shè)計的多接口通信模塊測試試驗設(shè)備可同時實(shí)現(xiàn)多塊產(chǎn)品同時開展自動測試及試驗,大大減少了產(chǎn)品測試的人力成本,縮短測試及試驗周期。測試設(shè)備采用模塊化設(shè)計思想,降低設(shè)備開發(fā)成本和風(fēng)險,便于后期設(shè)備的維護(hù)。同時設(shè)計充分考慮了該設(shè)備長期重復(fù)開展環(huán)境試驗的要求,將設(shè)備分成兩個部分,功能復(fù)雜的激勵源部分處于試驗室環(huán)境,免受環(huán)境試驗應(yīng)力破壞,大大提高了設(shè)備中激勵源的使用壽命,為后續(xù)產(chǎn)品批量生產(chǎn)、測試、試驗及交付提供了保證。