基于虛擬儀器技術(shù)的嵌入式計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

梁偉華 王澤璞 梁建輝 郭丹 趙裕偉

摘 要：虛擬儀器技術(shù)作為信息技術(shù)的重要組成部分，具有很高的研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。虛擬儀器技術(shù)大大突破了傳統(tǒng)技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、存儲(chǔ)等方面的限制，因此在工程技術(shù)應(yīng)用中如何更好的應(yīng)用和發(fā)展虛擬儀器技術(shù)是一個(gè)值得研究的課題?；诖?，本文主要對(duì)基于虛擬儀器技術(shù)的嵌入式計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：基于虛擬儀器技術(shù)；嵌入式計(jì)算機(jī)；自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

前言

嵌入式計(jì)算機(jī)的測(cè)試是產(chǎn)品在研制和生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。在產(chǎn)品研制階段和定型生產(chǎn)后對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，不但能夠縮短研制周期，而且在量產(chǎn)后可對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速檢測(cè)。基于PXI平臺(tái)設(shè)計(jì)了一套某產(chǎn)品嵌入式計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，該自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)用于對(duì)某產(chǎn)品嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試和分析，快速完成對(duì)該產(chǎn)品嵌入式計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)的檢驗(yàn)工作，從而提高產(chǎn)品檢測(cè)效率和產(chǎn)品檢測(cè)的可靠性。

1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

由主控臺(tái)產(chǎn)生測(cè)試激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過(guò)適配工裝所提供的信號(hào)通路和信號(hào)調(diào)理，與嵌入式計(jì)算機(jī)、控制分組件和控制電子組合分別相連，主控臺(tái)實(shí)時(shí)采集并記錄測(cè)試結(jié)果，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析、計(jì)算和判斷，并按要求顯示測(cè)試結(jié)果。

嵌入式計(jì)算機(jī)在測(cè)試時(shí)要求測(cè)試的項(xiàng)目有：嵌入式計(jì)算機(jī)內(nèi)部資源和外圍接口、執(zhí)行部件偏角回路采集和RS422接口功能測(cè)試?？刂品纸M件測(cè)試包括控制分組件并行數(shù)據(jù)總線(xiàn)接收和D/A轉(zhuǎn)換、控制分組件自檢模塊和執(zhí)行部件偏角反饋回路信號(hào)整理電路功能測(cè)試?？刂齐娮咏M合綜合測(cè)試包括下位機(jī)檢測(cè)軟件、控制電子組合與載機(jī)通訊、開(kāi)關(guān)量的輸入輸出、遙測(cè)輸出通道、加速度采集、角速度采集、溫度和修正參數(shù)、執(zhí)行部件信號(hào)輸出、執(zhí)行部件偏角反饋回路、產(chǎn)品自檢模塊、探測(cè)器通訊、RS422接口功能測(cè)試。為此選用高效可靠的PXI總線(xiàn)設(shè)備和LabVIEW快速圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境，快速建立起嵌入式計(jì)算機(jī)測(cè)試平臺(tái)?；赑XI總線(xiàn)的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。由信號(hào)采集與調(diào)理模塊、PXI數(shù)據(jù)采集卡和PXI工控機(jī)組成的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)。

2、產(chǎn)品測(cè)試流程控制

2.1單板測(cè)試流程

單板測(cè)試包含嵌入式計(jì)算機(jī)測(cè)試和控制分組件測(cè)試。

2.1.1嵌入式計(jì)算機(jī)測(cè)試

嵌入式計(jì)算機(jī)測(cè)試時(shí)，測(cè)試設(shè)備分別通過(guò)2個(gè)雙向的RS422串行接口向嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，串行連路工作正常后，要求嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)內(nèi)部資源的檢測(cè)外（如CPU、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），并要根據(jù)外圍的測(cè)試激勵(lì)，進(jìn)行相應(yīng)的處理，產(chǎn)生嵌入式計(jì)算機(jī)完好標(biāo)志，并且能夠?qū)ν鈬涌陔娐愤M(jìn)行正確的讀寫(xiě)操作。嵌入式計(jì)算機(jī)測(cè)試時(shí)，測(cè)試設(shè)備模擬4路執(zhí)行部件反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制分組件處理后，傳輸?shù)角度胧接?jì)算機(jī)進(jìn)行采集，并且將采集到的結(jié)果以數(shù)字量的方式傳輸給測(cè)試設(shè)備進(jìn)行分析和處理，給出執(zhí)行部件反饋回路采集的精度分析。

2.1.2控制組件測(cè)試

測(cè)試設(shè)備通過(guò)并行數(shù)據(jù)總線(xiàn)測(cè)試板卡產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)，控制組件接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行解碼、變換后，輸出控制D/A的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)，最終形成控制執(zhí)行部件的4路模擬信號(hào)，測(cè)試設(shè)備實(shí)時(shí)采集4路執(zhí)行部件控制信號(hào)，并且以圖和表格的方式給出輸入和輸出間的關(guān)系，控制分組件的轉(zhuǎn)換時(shí)間分析，D/A的轉(zhuǎn)換精度分析，D/A輸出的零位偏移，執(zhí)行部件控制信號(hào)的正負(fù)限伏分析。測(cè)試設(shè)備模擬控制分組件產(chǎn)生產(chǎn)品自檢正常標(biāo)志生成的條件，在控制組件輸出產(chǎn)品正常標(biāo)志后，進(jìn)行采集和分析，判斷控制分組件自檢模塊功能是否正常?？刂品纸M件測(cè)試圖如圖2所示。

2.2組合測(cè)試流程

控制電子組合綜合測(cè)試時(shí)，測(cè)試設(shè)備通過(guò)429數(shù)據(jù)總線(xiàn)向控制電子組合裝訂任務(wù)。測(cè)試設(shè)備與嵌入式計(jì)算機(jī)共同完成各種功能測(cè)試。其主要功能有：下位機(jī)軟件檢測(cè)、控制電子組合與載機(jī)通訊功能測(cè)試、開(kāi)關(guān)量的輸入輸出功能測(cè)試、遙測(cè)輸出通道功能測(cè)試、加速度采集功能測(cè)試、角速度采集功能測(cè)試、溫度和修正參數(shù)功能測(cè)試、執(zhí)行部件控制信號(hào)輸出功能測(cè)試、執(zhí)行部件偏角反饋回路功能測(cè)試、產(chǎn)品自檢模塊功能測(cè)試、與探測(cè)器通訊功能測(cè)試等。

3、基于 LabVIEW的操作界面

3.1 參數(shù)設(shè)置

用戶(hù)在執(zhí)行產(chǎn)品測(cè)試之前可以先使用參數(shù)設(shè)置程序來(lái)設(shè)置測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。測(cè)試類(lèi)別分為：嵌入式計(jì)算機(jī)測(cè)試；控制分組件測(cè)試；電子組合綜合測(cè)試。

3.1.1 嵌入式計(jì)算機(jī)測(cè)試

測(cè)試包括：內(nèi)部資源和外圍接口功能測(cè)試；控制部件偏角飛控回路采集功能測(cè)試；RS422接口功能測(cè)試。

3.1.2 控制分組件測(cè)試

測(cè)試包括：BMK接收和 D/A轉(zhuǎn)換功能測(cè)試；自檢模塊功能測(cè)試；控制部件偏角反饋回路信號(hào)整理電路功能測(cè)試。

3.1.3 電子組合綜合測(cè)試

測(cè)試包括：下位機(jī)檢測(cè)軟件；電子組合與載機(jī)通訊功能測(cè)試；開(kāi)關(guān)量的輸入輸出功能測(cè)試；遙測(cè)輸出通道功能測(cè)試；加速度采集功能測(cè)試；角速度采集功能測(cè)試；時(shí)間計(jì)數(shù)、溫度和修正參數(shù)功能測(cè)試；控制部件信號(hào)輸出功能測(cè)試；控制部件偏角反饋回路功能測(cè)試；嵌入計(jì)算機(jī)自檢模塊功能測(cè)試；與光機(jī)部件通訊功能測(cè)試；RS422接口功能測(cè)試。

3.2 窗口功能

（1）429指令隊(duì)列：用來(lái)依次輸入測(cè)試過(guò)程中需要發(fā)送的429指令；

（2）RS422指令隊(duì)列：用來(lái)依次輸入測(cè)試過(guò)程中需要發(fā)送的 422指令。

4、結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)采集、測(cè)試、過(guò)程控制、信息傳輸與通信等現(xiàn)代信息技術(shù)匯聚在一起，將最終導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化卡式儀器和軟件化儀器的更廣泛流行。虛擬儀器其發(fā)展將跟著通用計(jì)算機(jī)走、跟著通用軟件走、跟著網(wǎng)絡(luò)走的指導(dǎo)思想。繼“軟件就是儀器”的概念之后，將出現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)就是儀器”的新觀(guān)念。采用虛擬儀器技術(shù)和PXI平臺(tái)設(shè)計(jì)的該產(chǎn)品嵌入式計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)能夠模擬嵌入式計(jì)算機(jī)的各種輸入/輸出信號(hào)，并對(duì)嵌入式計(jì)算機(jī)的各種性能參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，同時(shí)具有測(cè)試數(shù)據(jù)管理、分析和測(cè)試報(bào)告自動(dòng)生成等功能，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的自動(dòng)測(cè)試和檢驗(yàn)，為產(chǎn)品的生產(chǎn)和新品科研試驗(yàn)提供了重要的測(cè)試平臺(tái)。該系統(tǒng)已交付使用，設(shè)備運(yùn)行情況良好。

參考文獻(xiàn)

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[2]湯秀芬，魏鳳蘭.基于PXI總線(xiàn)的虛擬儀器系統(tǒng)的探析.寧夏工程技術(shù).2003，2（1）：73～75