一種SRIO接口FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集成測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐玉杰 張楠 武健

摘要：為了測(cè)試驗(yàn)證FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的正確性，該文提出了一種FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集成測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，測(cè)試設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將測(cè)試用處理器模塊與受試產(chǎn)品分離，同時(shí)，使用SRIO及FC交換模塊提高設(shè)備的測(cè)試能力，保證單套測(cè)試設(shè)備可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)產(chǎn)品的測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的集成化，自動(dòng)化測(cè)試。該設(shè)備充分利用成熟的處理器模塊，具有很好的通用性，繼承性;支持產(chǎn)品批量測(cè)試驗(yàn)證及試驗(yàn)交付，具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：光纖通道;處理器模塊;SRIO交換

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）36-0234-02

Abstract：In order to test and verify the correctness of FC network nodes， this paper presents a design method of integrated testing equipment. The method adopts a modular design idea to separate the CPU module from the product under test. At the same time， SRIO and FC switch module improves the testing capability of the equipment， ensuring that a single set of testing equipment can test multiple products at the same time， and realizes the integration and automated testing of FC network nodes. The equipment makes full use of mature processor modules， and has good versatility; it supports product batch test verification and test delivery， and has application prospect.

Key words： Fiber Channel;CPU;SRIO switch

1 背景

光纖通道（FC）以其低延時(shí)、高帶寬、高可靠性、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活等特點(diǎn)成為新一代航電系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建功能完備運(yùn)行可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)應(yīng)用提供可靠穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，是航電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的基本任務(wù)。FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)作為各子系統(tǒng)接入FC網(wǎng)絡(luò)必需的設(shè)備，其需求量巨大，且隨著數(shù)據(jù)量的不斷增大，F(xiàn)C網(wǎng)絡(luò)速率不斷提高，F(xiàn)C網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能性能直接影響到FC網(wǎng)絡(luò)中各子系統(tǒng)的功能及任務(wù)的執(zhí)行。當(dāng)FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品完成初期設(shè)計(jì)驗(yàn)證，如何快速完成批量生產(chǎn)、調(diào)試及試驗(yàn)交付對(duì)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用顯得尤為重要。

本文針對(duì)一款標(biāo)準(zhǔn)的SRIO接口FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種可以實(shí)現(xiàn)批量產(chǎn)品測(cè)試、試驗(yàn)的集成測(cè)試設(shè)備，可提高FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證可靠性和完整性，有效降低測(cè)試驗(yàn)證成本，縮短產(chǎn)品交付周期。

2 總體思路

SRIO接口FC節(jié)點(diǎn)機(jī)作為一種標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式FC接口單元，內(nèi)嵌于任務(wù)系統(tǒng)各功能設(shè)備中，通過高速SEIO總線接口與主機(jī)單元耦合，為功能子系統(tǒng)提供高速FC接入和通信服務(wù)，滿足高速、高可靠的圖像、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及控制信息的傳輸要求，其用量極大。因此SRIO接口FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集成測(cè)試設(shè)備需滿足如下要求：

（1）完成FC接口機(jī)SRIO接口的通信測(cè)試;

（2）滿足批量SRIO接口FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的測(cè)試驗(yàn)證及環(huán)境試驗(yàn)、交付等工作;

（3）高可靠性，可滿足長(zhǎng)期重復(fù)進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試及環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn);

（4）能滿足批量產(chǎn)品自動(dòng)化測(cè)試，降低人力資源要求，同時(shí)避免手工操作的失誤。

綜上對(duì)集成測(cè)試設(shè)備的需求分析，本文設(shè)計(jì)擬采用如圖1所示的架構(gòu)。

該設(shè)計(jì)將集成測(cè)試設(shè)備分為兩個(gè)部分，分別是處理器模塊及FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)箱，處理器模塊提供測(cè)試數(shù)據(jù)激勵(lì)、測(cè)試控制以及各類測(cè)試相關(guān)接口的引出;FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)箱用于為FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供電源、加固安裝以及接口引出，多路SRIO信息交換以及FC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)交換。處理器模塊與FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)箱之間使用高速線纜提供SRIO鏈路的物理通路，實(shí)現(xiàn)處理器模塊和FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)箱的遠(yuǎn)程連接，以滿足測(cè)試處理器模塊與受試產(chǎn)品分離工作的要求，提高測(cè)試設(shè)備的可靠性。

3 詳細(xì)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的集成測(cè)試設(shè)備采用VPX架構(gòu)。

3.1 處理器模塊設(shè)計(jì)選型

處理器模塊通過SRIO交換開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的測(cè)試控制，提供測(cè)試數(shù)據(jù)激勵(lì)源、并對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。處理器模塊處于試驗(yàn)環(huán)境之外，為了縮短開發(fā)周期，降低研制成本，且處理器模塊支持多個(gè)FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行測(cè)試，本設(shè)計(jì)按以下原則設(shè)計(jì)：

（1）采用商用帶有SRIO接口的處理器模塊，減少研發(fā)成本及研發(fā)周期;

（2）可以輸出多個(gè)數(shù)據(jù)激勵(lì)，以支持多個(gè)設(shè)備批量測(cè)試。

3.2 FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)箱設(shè)計(jì)

FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)箱用于安裝FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并隨受試產(chǎn)品進(jìn)行各種環(huán)境試驗(yàn)，包含背板、SRIO交換模塊、FC交換模塊、受試產(chǎn)品轉(zhuǎn)換板及機(jī)箱等五部分。因機(jī)箱要重復(fù)的進(jìn)行各項(xiàng)環(huán)境試驗(yàn)，本方案中遵循以下設(shè)計(jì)原則：

（1）FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)箱中的所有模塊盡量減少器件種類，提高設(shè)計(jì)可靠性;

（2）模塊化設(shè)計(jì)，便于維修，能夠有效縮短維護(hù)時(shí)間，降低維護(hù)成本;

（3）滿足多套FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)，便于產(chǎn)品量產(chǎn);

（4）具備良好的散熱和抗振能力，滿足通用軍用環(huán)境試驗(yàn)的要求。

根據(jù)以上四點(diǎn)設(shè)計(jì)原則，背板的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換，使用直流大功率電源將28V轉(zhuǎn)換成5V，為被測(cè)FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及SRIO交換模塊提供電源;

SRIO交換模塊實(shí)現(xiàn)外部主機(jī)一路SRIO對(duì)多個(gè)FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的控制和測(cè)試;該模塊的設(shè)計(jì)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。

FC 數(shù)據(jù)交換模塊采用3U VPX結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)6路FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間的FC數(shù)據(jù)交換。該模塊可使用具有6個(gè)FC端口的交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)可配置的數(shù)據(jù)交換;如測(cè)試過程僅需要點(diǎn)到點(diǎn)FC交換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，則可以使用轉(zhuǎn)接板將點(diǎn)到點(diǎn)通信的FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備FC接口進(jìn)行連接。

FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用與交換模塊相同的機(jī)構(gòu)及底板連接器，集成與FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相匹配的高速連接器件，實(shí)現(xiàn)FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口連接器安裝加固及散熱，保證FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有良好的散熱和抗振能力。

機(jī)箱的設(shè)計(jì)主要考慮受試產(chǎn)品及交換模塊的散熱及振動(dòng)，本文采用通用航空機(jī)箱的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，采用加厚機(jī)箱壁和外部翅片設(shè)計(jì)，增加機(jī)箱熱容量及散熱能力。

機(jī)箱的組成如圖2所示。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 模塊化設(shè)計(jì)

集成測(cè)試設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，將測(cè)試設(shè)備按功能拆分成不同的單元模塊，盡可能將測(cè)試設(shè)備中的功能單元與受試設(shè)備分離。

首先，集成測(cè)試設(shè)備中較為復(fù)雜的處理器模塊在產(chǎn)品測(cè)試、試驗(yàn)過程中一直處在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，溫度及振動(dòng)等環(huán)境應(yīng)力較小，采用普通商用SRIO接口處理器模塊。

其次，F(xiàn)C網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備機(jī)箱按照功能單元分成機(jī)箱母版、SRIO交換模塊、FC數(shù)據(jù)交換模塊。其中母版上集成28V-5V電源轉(zhuǎn)換，為SRIO交換模塊、FC數(shù)據(jù)交換模塊及受試產(chǎn)品提供電源;同時(shí)為受試產(chǎn)品及交換模塊之間提供FC及SRIO物理鏈路。SRIO交換模塊使用SRIO交換開關(guān)來擴(kuò)展處理器模塊控制SRIO設(shè)備的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)1個(gè)處理器模塊對(duì)多個(gè)SRIO設(shè)備的控制及測(cè)試。FC數(shù)據(jù)交換模塊可根據(jù)具體測(cè)試需求確定FC交換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)中采用最簡(jiǎn)單的FC點(diǎn)到點(diǎn)通信模式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，因此FC數(shù)據(jù)交換模塊僅需要將點(diǎn)點(diǎn)測(cè)試的產(chǎn)品FC接口收發(fā)進(jìn)行連接，提供FC物理鏈路即可。

模塊化設(shè)計(jì)能最大限度地利用現(xiàn)有成熟的測(cè)試模塊，為后續(xù)新的測(cè)試設(shè)備開發(fā)提供便利。同時(shí)縮短了設(shè)計(jì)周期，增加了測(cè)試設(shè)備的可靠性。

4.2 自動(dòng)化測(cè)試

FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為FC網(wǎng)絡(luò)中各子系統(tǒng)提供FC接入服務(wù)，每個(gè)接入FC網(wǎng)絡(luò)的子系統(tǒng)至少需要一個(gè)，因此需求量較大，設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期短。為了快速滿足各子系統(tǒng)接入FC網(wǎng)絡(luò)的需求，保證FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品的測(cè)試、試驗(yàn)及生產(chǎn)進(jìn)度，降低生產(chǎn)成本，集成測(cè)試設(shè)備需滿足產(chǎn)品自動(dòng)批量測(cè)試。自動(dòng)化測(cè)試軟件運(yùn)行在處理模塊中，通過處理器SRIO接口實(shí)現(xiàn)對(duì)SRIO交換模塊的配置，進(jìn)而控制多個(gè)FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)收發(fā)，完成對(duì)傳測(cè)試中收發(fā)數(shù)據(jù)的對(duì)比，并生成測(cè)試報(bào)告。自動(dòng)化測(cè)試的工作流程如圖3所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

該集成測(cè)試設(shè)備可實(shí)現(xiàn)6個(gè)SRIO接口FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)，并完成產(chǎn)品的自動(dòng)化測(cè)試，處理器模塊通過SRIO交換開關(guān)實(shí)現(xiàn)一個(gè)處理器對(duì)多個(gè)SRIO接口FC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的控制和測(cè)試，試驗(yàn)過程使用點(diǎn)到點(diǎn)FC數(shù)據(jù)交換模塊，大幅降低試驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)難度，提高試驗(yàn)設(shè)備的可靠性。同時(shí)，受試產(chǎn)品與處理器模塊通過高速線纜連接，使得處理器模塊處于試驗(yàn)室環(huán)境，免受試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)力破壞，大大提高了設(shè)備中處理器模塊的使用壽命，為后續(xù)產(chǎn)品批量生產(chǎn)、測(cè)試、試驗(yàn)及交付提供了保證。該設(shè)計(jì)方法適用于接口類產(chǎn)品測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)，能大大提高測(cè)試設(shè)備的可靠性，其次，相同接口類型的產(chǎn)品通過轉(zhuǎn)接板進(jìn)行產(chǎn)品適配，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備的統(tǒng)型設(shè)計(jì)，能夠有效減少測(cè)試設(shè)備種類，大大降低設(shè)計(jì)成本，有著較好的應(yīng)用和推廣前景。

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