基于PXI機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曹興岡+韓晨

摘 要： 隨著測(cè)試設(shè)備對(duì)高性能、高性價(jià)比要求的不斷提高，先進(jìn)的PXI測(cè)試技術(shù)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，將其應(yīng)用于機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備軟、硬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模擬、離散及數(shù)字通信接口設(shè)計(jì)以及測(cè)試設(shè)備自身計(jì)量校準(zhǔn)設(shè)計(jì)等，將為PXI測(cè)試平臺(tái)應(yīng)用于測(cè)試設(shè)備提供實(shí)踐平臺(tái)，并為機(jī)載計(jì)算機(jī)設(shè)備及類(lèi)似測(cè)試設(shè)備提供優(yōu)良的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，其采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化思想，通用性和推廣性極強(qiáng)。

關(guān)鍵詞： PXI平臺(tái)； 測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)； 接口設(shè)計(jì)； 計(jì)量校準(zhǔn)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）20?0123?04

Design and Realization of airborne computer ATE equipment based on PXI platform

CAO Xing?gang， HAN Chen

（Aeronautics Computing Technique Institute， Xian 710068， China）

Abstract： With increasing improvement of performance and performance?price ratio requirements for test equipment， the advanced PXI testing platform has emerged. When this method is applied to the design of airborne computer test equipment， including software and hardware system design， analog， discrete and digital communication interface design， automatic measurement and calibration design， It provides an implementation platform for the PXI testing platform used in test equipment. And also a favorable system design is provides for airborne computer testing equipments and similar equipments. It has high generality and expansibility because it has used the ideas of modularization and standardization.

Keywords： PXI； testing equipment design； interface design； metrology and calibration

0 引 言

在20世紀(jì)90年代后期，測(cè)試及測(cè)量工程師一般只有兩種測(cè)試專(zhuān)用平臺(tái)可以選擇，即VXI和GPIB。VXI平臺(tái)價(jià)格昂貴、使用復(fù)雜，無(wú)法利用主流計(jì)算機(jī)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高性能。GPIB具有更強(qiáng)的功能和較高的性價(jià)比，但在對(duì)同步、高速測(cè)試要求高的測(cè)試設(shè)備中難以集成。1997年，NI推出PXI平臺(tái)——專(zhuān)為測(cè)試任務(wù)而優(yōu)化的CompactPCI。首先，從PXI本身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)講，它集定時(shí)與觸發(fā)、更高帶寬及更優(yōu)的性價(jià)比于一身，從而成為測(cè)試平臺(tái)首選。其次，PXI還提供了一種清晰的混合解決方案，即PXI能很輕松地將硬件和軟件，包括上一代VXI、GPIB及串口設(shè)備與PXI新產(chǎn)品、USB及以太網(wǎng)設(shè)備集成在一起[1]。

機(jī)載計(jì)算機(jī)（UUT）涉及多種類(lèi)、多數(shù)量的被測(cè)信號(hào)接口，主要包括模擬、離散、數(shù)字通信等信號(hào)接口，基于PXI主流測(cè)試平臺(tái)綜合優(yōu)勢(shì)，機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試平臺(tái)優(yōu)先選用PXI平臺(tái)。

本文重點(diǎn)介紹基于PXI平臺(tái)機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備，主要包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口設(shè)計(jì)、軟件結(jié)構(gòu)及計(jì)量校準(zhǔn)等。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備分成兩個(gè)部分：PXI機(jī)箱部分和外接的接口適配器部分。PXI機(jī)箱、主控計(jì)算機(jī)和顯示器集成在一個(gè)機(jī)柜中，包含UUT所有被測(cè)接口的激勵(lì)源輸出和信號(hào)采集輸入等資源，該資源通過(guò)高密度電纜引到接口適配器上，由適配器負(fù)責(zé)信號(hào)的調(diào)理和分配；接口適配器實(shí)現(xiàn)PXI機(jī)箱的測(cè)試資源到機(jī)載計(jì)算機(jī)的連接[2]。

硬件系統(tǒng)上采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分別是PXI總線設(shè)備層及功能板卡層、轉(zhuǎn)接控制接口層以及信號(hào)調(diào)理適配層。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2 接口設(shè)計(jì)

重點(diǎn)對(duì)機(jī)載計(jì)算機(jī)中應(yīng)用廣泛的模擬、離散、數(shù)字通訊等接口進(jìn)行詳細(xì)介紹。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 模擬接口設(shè)計(jì)

0～36 V直流模擬量測(cè)試采用程控電源提供激勵(lì)；400 Hz/115 V交流模擬量測(cè)試采用程控電源提供激勵(lì)；電流模擬量測(cè)試采用cPCI?6208提供激勵(lì)，通過(guò)繼電器切換為UUT提供直流、交流測(cè)試輸入信號(hào)。模擬接口硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 模擬接口硬件設(shè)計(jì)示意圖

2.2 離散接口設(shè)計(jì)

地/開(kāi)離散量輸入測(cè)試采用繼電器板卡實(shí)現(xiàn)；晶體管地/開(kāi)輸入測(cè)試由晶體管開(kāi)關(guān)量輸出卡外接晶體管實(shí)現(xiàn)，程控電源提供晶體管上拉電壓，為UUT提供晶體管地/開(kāi)信號(hào)。離散接口設(shè)計(jì)示意圖如圖3所示。

2.3 數(shù)字通信接口設(shè)計(jì)

RS 422串行通信模塊和RS 423并行總線的測(cè)試選用4路RS 422卡，通過(guò)復(fù)用方式分配給UUT。信號(hào)分配422/423總線切換矩陣對(duì)UUT進(jìn)行測(cè)試。使用雙通道示波器測(cè)量和觀察通信過(guò)程中的信號(hào)波形和參數(shù)。測(cè)試端分別改變波特率參數(shù)、數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度、奇偶校驗(yàn)方式等與UUT通信，然后恢復(fù)到正常模式，再次測(cè)試通信是否正常。RS 422和RS 423測(cè)試方法和流程如圖4所示。

圖3 離散接口硬件設(shè)計(jì)示意圖

圖4 RS 422和RS 423測(cè)試設(shè)計(jì)示意圖

3 選用的PXI平臺(tái)主要硬件配置及優(yōu)良特性

基于PXI平臺(tái)機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備主要硬件配置及優(yōu)良特性：PXI機(jī)箱選擇PXIS?2719型機(jī)箱；采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，支持PXI2.2版標(biāo)準(zhǔn)；19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，支持1個(gè)系統(tǒng)插槽，8個(gè)PXI外設(shè)插槽，留有備份插槽，易于擴(kuò)展；強(qiáng)制風(fēng)冷設(shè)計(jì)，散熱效果優(yōu)。

選擇PXI主控制器PXI?3959型產(chǎn)品，采用Intel 酷睿2 雙核 T7500 CPU；支持4 GB 667 MHz DDR2存儲(chǔ)器；集成160GB/7200RPM SATA硬盤(pán)；雙Gigabit網(wǎng)口；4個(gè)USB接口；2個(gè)RS 232串口；集成GPIB控制器，相當(dāng)模塊化主控機(jī)，且處理速度快，配置標(biāo)準(zhǔn)接口。

選擇小電壓模擬量激勵(lì)板卡cPCI?6216，具有16 b分辨率，16個(gè)通道。電流量激勵(lì)板卡選擇cPCI?6208A，具有15 b分辨率，有較高的采樣精度；機(jī)械地開(kāi)型信號(hào)的激勵(lì)選擇PXI?7921，采用PICMG 2.0標(biāo)準(zhǔn)，24通道單刀雙擲繼電器，集成繼電器驅(qū)動(dòng)電路。以上模擬、離散信號(hào)模塊若通道不足，采用如上繼電器矩陣板卡切換，進(jìn)行分時(shí)測(cè)量。

選擇RS 422總線通信板卡cPCI?3544，采用PCI 2.1標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)分配IRQ和I/O地址；4個(gè)通信接口；硬件選擇422模式和485模式；各個(gè)通道間隔離；波特率支持到115 200 b/s，配置靈活，特性優(yōu)良。PXI機(jī)箱、各功能板卡及程控電源也可根據(jù)機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試指標(biāo)要求選擇其他型號(hào)產(chǎn)品，滿足機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試需求。

4 計(jì)量接口的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮了計(jì)量接口的預(yù)留和回繞自檢的設(shè)計(jì)。計(jì)量接口主要有以下兩個(gè)方面：

（1） 系統(tǒng)中通過(guò)GPIB接口控制的標(biāo)準(zhǔn)儀器的信號(hào)接口；

（2） PXI機(jī)箱內(nèi)的數(shù)字I/O資源和模擬I/O資源。

這兩類(lèi)接口在設(shè)計(jì)適配器時(shí)考慮布置在適配器的后面板上，使用安裝孔直徑為6 mm的小型測(cè)試孔。這些引出的信號(hào)測(cè)量點(diǎn)，可以使用高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)ATE設(shè)備輸出的信號(hào)進(jìn)行計(jì)量和校準(zhǔn)；對(duì)于ATE設(shè)備的信號(hào)采集資源，可以外加高等級(jí)的激勵(lì)源，由設(shè)備采集標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，然后將設(shè)備采集的值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備校準(zhǔn)。對(duì)于大回路自檢，主要采用內(nèi)、外“回繞的方式”[3]進(jìn)行。

5 軟件設(shè)計(jì)

5.1 軟件功能

對(duì)于部件的I/O特性的判定過(guò)程，首先通過(guò)多功能PXI模塊產(chǎn)生相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)（多為正弦或方波信號(hào)），經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)理、隔離后加給待測(cè)部件UUT，同時(shí)采集待測(cè)部件UUT上的輸出信號(hào)（可能是一路或多路，數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)），然后對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理分析，從而得出該部件的工作狀態(tài)以及可能存在的故障。

5.2 軟件組成

LabVIEW是NI公司推出的基于G語(yǔ)言（Graphical Programming Language）的圖形化開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線[4]。

測(cè)試系統(tǒng)以LabVIEW 8.5組態(tài)軟件包和Microsoft SQL Server為基礎(chǔ)，在Windows環(huán)境下設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套基于PXI總線的機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備軟件平臺(tái)。其軟件結(jié)構(gòu)如圖5所示，包含硬件自檢、校準(zhǔn)、測(cè)試參數(shù)閾值設(shè)置、通道配置、信號(hào)采集、信號(hào)輸出、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、故障診斷等一系列功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流等信號(hào)的采集、處理與診斷，為相關(guān)人員提供參考。

5.3 軟件工作流程及界面

軟件簡(jiǎn)要工作流程如圖6所示。依據(jù)測(cè)試任務(wù)的不同，各個(gè)軟件模塊的內(nèi)部有各自的工作方式與流程，在此不一一舉例。

圖5 軟件結(jié)構(gòu)組成

采用可視圖形化界面管理測(cè)試的全部過(guò)程，測(cè)試界面主要包括：初始化界面，手動(dòng)測(cè)試界面，自動(dòng)測(cè)試界面和自測(cè)試界面（用于系統(tǒng)校準(zhǔn)、計(jì)量、檢定的用）。

圖6 測(cè)試流程示意圖

數(shù)據(jù)采集顯示模塊采用單一主控界面實(shí)現(xiàn)，通過(guò)主控界面菜單和按鍵的選擇完成各項(xiàng)功能，不同的功能通過(guò)不同的自流成實(shí)現(xiàn)，核心程序如圖7所示。

6 自測(cè)試

6.1 ATE自測(cè)試設(shè)計(jì)

在自檢狀態(tài)需斷開(kāi)與機(jī)載計(jì)算機(jī)連接的所有測(cè)試電纜，并將測(cè)試電纜連接到自檢插座。

由于UUT接口較多，內(nèi)回繞自測(cè)試不可能覆蓋整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，以免增加測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度和降低設(shè)備整體可靠性，ATE設(shè)備內(nèi)回繞自測(cè)試只涉及到模擬量AI、串行通信、程控設(shè)備和仿真測(cè)試平臺(tái)供電系統(tǒng)。

圖7 核心程序

ATE設(shè)備設(shè)計(jì)了完備的外回繞自檢測(cè)，功能覆蓋所有I/O接口，完整的自檢測(cè)需要通過(guò)外回繞自檢實(shí)現(xiàn)，外回繞自檢檢測(cè)到與UUT計(jì)算機(jī)連接的航空電纜末端，即包含了輸出電纜自檢測(cè)試。

6.2 UUT自測(cè)試測(cè)試設(shè)計(jì)

由于ATE通過(guò)硬件接口對(duì)UUT各硬件接口進(jìn)行測(cè)試時(shí)，部分UUT計(jì)算機(jī)自測(cè)試電路（BIT電路）不參與工作，因而不能對(duì)其正確性檢測(cè)，所以ATE需通過(guò)RS 232接口啟動(dòng)UUT計(jì)算機(jī)自檢測(cè)功能達(dá)到對(duì)該部分電路的測(cè)試。UUT計(jì)算機(jī)自測(cè)試主要檢測(cè)SRU模塊的BIT電路是否正常工作。UUT計(jì)算機(jī)自測(cè)試功能啟動(dòng)前，應(yīng)先將連接器相關(guān)的所有輸入激勵(lì)斷開(kāi)。

7 結(jié) 語(yǔ)

基于PXI平臺(tái)機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，采用先進(jìn)的PXI測(cè)試平臺(tái)，其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化思想，通用性和推廣性強(qiáng)。利用LabVIEW軟件，配合NI的硬件產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備的軟硬件統(tǒng)一，使得開(kāi)發(fā)更規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，可有效地降低成本，并具有良好的可擴(kuò)展性和可移植性。在重點(diǎn)關(guān)注針對(duì)UUT自動(dòng)化測(cè)試及高覆蓋率測(cè)試的基礎(chǔ)上，還充分考慮測(cè)試設(shè)備自身計(jì)量校準(zhǔn)軟、硬件設(shè)計(jì)，有利于提高測(cè)試設(shè)備的自身可靠性。根據(jù)不同的測(cè)試需要，進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)展和資源復(fù)用，其通用性、先進(jìn)性和擴(kuò)展性可廣泛應(yīng)用于多種類(lèi)型的測(cè)試設(shè)備，以便于滿足不同測(cè)試需求。

參考文獻(xiàn)

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圖3 離散接口硬件設(shè)計(jì)示意圖

圖4 RS 422和RS 423測(cè)試設(shè)計(jì)示意圖

3 選用的PXI平臺(tái)主要硬件配置及優(yōu)良特性

基于PXI平臺(tái)機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備主要硬件配置及優(yōu)良特性：PXI機(jī)箱選擇PXIS?2719型機(jī)箱；采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，支持PXI2.2版標(biāo)準(zhǔn)；19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，支持1個(gè)系統(tǒng)插槽，8個(gè)PXI外設(shè)插槽，留有備份插槽，易于擴(kuò)展；強(qiáng)制風(fēng)冷設(shè)計(jì)，散熱效果優(yōu)。

選擇PXI主控制器PXI?3959型產(chǎn)品，采用Intel 酷睿2 雙核 T7500 CPU；支持4 GB 667 MHz DDR2存儲(chǔ)器；集成160GB/7200RPM SATA硬盤(pán)；雙Gigabit網(wǎng)口；4個(gè)USB接口；2個(gè)RS 232串口；集成GPIB控制器，相當(dāng)模塊化主控機(jī)，且處理速度快，配置標(biāo)準(zhǔn)接口。

選擇小電壓模擬量激勵(lì)板卡cPCI?6216，具有16 b分辨率，16個(gè)通道。電流量激勵(lì)板卡選擇cPCI?6208A，具有15 b分辨率，有較高的采樣精度；機(jī)械地開(kāi)型信號(hào)的激勵(lì)選擇PXI?7921，采用PICMG 2.0標(biāo)準(zhǔn)，24通道單刀雙擲繼電器，集成繼電器驅(qū)動(dòng)電路。以上模擬、離散信號(hào)模塊若通道不足，采用如上繼電器矩陣板卡切換，進(jìn)行分時(shí)測(cè)量。

選擇RS 422總線通信板卡cPCI?3544，采用PCI 2.1標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)分配IRQ和I/O地址；4個(gè)通信接口；硬件選擇422模式和485模式；各個(gè)通道間隔離；波特率支持到115 200 b/s，配置靈活，特性優(yōu)良。PXI機(jī)箱、各功能板卡及程控電源也可根據(jù)機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試指標(biāo)要求選擇其他型號(hào)產(chǎn)品，滿足機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試需求。

4 計(jì)量接口的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮了計(jì)量接口的預(yù)留和回繞自檢的設(shè)計(jì)。計(jì)量接口主要有以下兩個(gè)方面：

（1） 系統(tǒng)中通過(guò)GPIB接口控制的標(biāo)準(zhǔn)儀器的信號(hào)接口；

（2） PXI機(jī)箱內(nèi)的數(shù)字I/O資源和模擬I/O資源。

這兩類(lèi)接口在設(shè)計(jì)適配器時(shí)考慮布置在適配器的后面板上，使用安裝孔直徑為6 mm的小型測(cè)試孔。這些引出的信號(hào)測(cè)量點(diǎn)，可以使用高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)ATE設(shè)備輸出的信號(hào)進(jìn)行計(jì)量和校準(zhǔn)；對(duì)于ATE設(shè)備的信號(hào)采集資源，可以外加高等級(jí)的激勵(lì)源，由設(shè)備采集標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，然后將設(shè)備采集的值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備校準(zhǔn)。對(duì)于大回路自檢，主要采用內(nèi)、外“回繞的方式”[3]進(jìn)行。

5 軟件設(shè)計(jì)

5.1 軟件功能

對(duì)于部件的I/O特性的判定過(guò)程，首先通過(guò)多功能PXI模塊產(chǎn)生相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)（多為正弦或方波信號(hào)），經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)理、隔離后加給待測(cè)部件UUT，同時(shí)采集待測(cè)部件UUT上的輸出信號(hào)（可能是一路或多路，數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)），然后對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理分析，從而得出該部件的工作狀態(tài)以及可能存在的故障。

5.2 軟件組成

LabVIEW是NI公司推出的基于G語(yǔ)言（Graphical Programming Language）的圖形化開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線[4]。

測(cè)試系統(tǒng)以LabVIEW 8.5組態(tài)軟件包和Microsoft SQL Server為基礎(chǔ)，在Windows環(huán)境下設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套基于PXI總線的機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備軟件平臺(tái)。其軟件結(jié)構(gòu)如圖5所示，包含硬件自檢、校準(zhǔn)、測(cè)試參數(shù)閾值設(shè)置、通道配置、信號(hào)采集、信號(hào)輸出、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、故障診斷等一系列功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流等信號(hào)的采集、處理與診斷，為相關(guān)人員提供參考。

5.3 軟件工作流程及界面

軟件簡(jiǎn)要工作流程如圖6所示。依據(jù)測(cè)試任務(wù)的不同，各個(gè)軟件模塊的內(nèi)部有各自的工作方式與流程，在此不一一舉例。

圖5 軟件結(jié)構(gòu)組成

采用可視圖形化界面管理測(cè)試的全部過(guò)程，測(cè)試界面主要包括：初始化界面，手動(dòng)測(cè)試界面，自動(dòng)測(cè)試界面和自測(cè)試界面（用于系統(tǒng)校準(zhǔn)、計(jì)量、檢定的用）。

圖6 測(cè)試流程示意圖

數(shù)據(jù)采集顯示模塊采用單一主控界面實(shí)現(xiàn)，通過(guò)主控界面菜單和按鍵的選擇完成各項(xiàng)功能，不同的功能通過(guò)不同的自流成實(shí)現(xiàn)，核心程序如圖7所示。

6 自測(cè)試

6.1 ATE自測(cè)試設(shè)計(jì)

在自檢狀態(tài)需斷開(kāi)與機(jī)載計(jì)算機(jī)連接的所有測(cè)試電纜，并將測(cè)試電纜連接到自檢插座。

由于UUT接口較多，內(nèi)回繞自測(cè)試不可能覆蓋整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，以免增加測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度和降低設(shè)備整體可靠性，ATE設(shè)備內(nèi)回繞自測(cè)試只涉及到模擬量AI、串行通信、程控設(shè)備和仿真測(cè)試平臺(tái)供電系統(tǒng)。

圖7 核心程序

ATE設(shè)備設(shè)計(jì)了完備的外回繞自檢測(cè)，功能覆蓋所有I/O接口，完整的自檢測(cè)需要通過(guò)外回繞自檢實(shí)現(xiàn)，外回繞自檢檢測(cè)到與UUT計(jì)算機(jī)連接的航空電纜末端，即包含了輸出電纜自檢測(cè)試。

6.2 UUT自測(cè)試測(cè)試設(shè)計(jì)

由于ATE通過(guò)硬件接口對(duì)UUT各硬件接口進(jìn)行測(cè)試時(shí)，部分UUT計(jì)算機(jī)自測(cè)試電路（BIT電路）不參與工作，因而不能對(duì)其正確性檢測(cè)，所以ATE需通過(guò)RS 232接口啟動(dòng)UUT計(jì)算機(jī)自檢測(cè)功能達(dá)到對(duì)該部分電路的測(cè)試。UUT計(jì)算機(jī)自測(cè)試主要檢測(cè)SRU模塊的BIT電路是否正常工作。UUT計(jì)算機(jī)自測(cè)試功能啟動(dòng)前，應(yīng)先將連接器相關(guān)的所有輸入激勵(lì)斷開(kāi)。

7 結(jié) 語(yǔ)

基于PXI平臺(tái)機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，采用先進(jìn)的PXI測(cè)試平臺(tái)，其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化思想，通用性和推廣性強(qiáng)。利用LabVIEW軟件，配合NI的硬件產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備的軟硬件統(tǒng)一，使得開(kāi)發(fā)更規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，可有效地降低成本，并具有良好的可擴(kuò)展性和可移植性。在重點(diǎn)關(guān)注針對(duì)UUT自動(dòng)化測(cè)試及高覆蓋率測(cè)試的基礎(chǔ)上，還充分考慮測(cè)試設(shè)備自身計(jì)量校準(zhǔn)軟、硬件設(shè)計(jì)，有利于提高測(cè)試設(shè)備的自身可靠性。根據(jù)不同的測(cè)試需要，進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)展和資源復(fù)用，其通用性、先進(jìn)性和擴(kuò)展性可廣泛應(yīng)用于多種類(lèi)型的測(cè)試設(shè)備，以便于滿足不同測(cè)試需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 奚全生，李鴻飛.VXI和PXI總線技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展前景[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2002（11）：11?12.

[2] 李行善，左毅，孫杰.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[3] 彭剛鋒.機(jī)載計(jì)算機(jī)專(zhuān)用檢測(cè)軟件確認(rèn)方法的研究報(bào)告[R].西安：中國(guó)航空計(jì)算技術(shù)研究所，2008.

[4] 孫曉云，郭立煒，孫會(huì)琴.基于LabVIEW/CVI的虛擬儀器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[5] 陶東香，鄭海波，茹東生.基于PXI和LabVIEW的無(wú)源干擾設(shè)備測(cè)試診斷系統(tǒng)構(gòu)建[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（7）：120?122.

[6] 楊寧，惠曉強(qiáng).計(jì)算機(jī)雷電電磁防護(hù)技術(shù)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（12）：1?4.

圖3 離散接口硬件設(shè)計(jì)示意圖

圖4 RS 422和RS 423測(cè)試設(shè)計(jì)示意圖

3 選用的PXI平臺(tái)主要硬件配置及優(yōu)良特性

基于PXI平臺(tái)機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備主要硬件配置及優(yōu)良特性：PXI機(jī)箱選擇PXIS?2719型機(jī)箱；采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，支持PXI2.2版標(biāo)準(zhǔn)；19寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，支持1個(gè)系統(tǒng)插槽，8個(gè)PXI外設(shè)插槽，留有備份插槽，易于擴(kuò)展；強(qiáng)制風(fēng)冷設(shè)計(jì)，散熱效果優(yōu)。

選擇PXI主控制器PXI?3959型產(chǎn)品，采用Intel 酷睿2 雙核 T7500 CPU；支持4 GB 667 MHz DDR2存儲(chǔ)器；集成160GB/7200RPM SATA硬盤(pán)；雙Gigabit網(wǎng)口；4個(gè)USB接口；2個(gè)RS 232串口；集成GPIB控制器，相當(dāng)模塊化主控機(jī)，且處理速度快，配置標(biāo)準(zhǔn)接口。

選擇小電壓模擬量激勵(lì)板卡cPCI?6216，具有16 b分辨率，16個(gè)通道。電流量激勵(lì)板卡選擇cPCI?6208A，具有15 b分辨率，有較高的采樣精度；機(jī)械地開(kāi)型信號(hào)的激勵(lì)選擇PXI?7921，采用PICMG 2.0標(biāo)準(zhǔn)，24通道單刀雙擲繼電器，集成繼電器驅(qū)動(dòng)電路。以上模擬、離散信號(hào)模塊若通道不足，采用如上繼電器矩陣板卡切換，進(jìn)行分時(shí)測(cè)量。

選擇RS 422總線通信板卡cPCI?3544，采用PCI 2.1標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)分配IRQ和I/O地址；4個(gè)通信接口；硬件選擇422模式和485模式；各個(gè)通道間隔離；波特率支持到115 200 b/s，配置靈活，特性優(yōu)良。PXI機(jī)箱、各功能板卡及程控電源也可根據(jù)機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試指標(biāo)要求選擇其他型號(hào)產(chǎn)品，滿足機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試需求。

4 計(jì)量接口的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮了計(jì)量接口的預(yù)留和回繞自檢的設(shè)計(jì)。計(jì)量接口主要有以下兩個(gè)方面：

（1） 系統(tǒng)中通過(guò)GPIB接口控制的標(biāo)準(zhǔn)儀器的信號(hào)接口；

（2） PXI機(jī)箱內(nèi)的數(shù)字I/O資源和模擬I/O資源。

這兩類(lèi)接口在設(shè)計(jì)適配器時(shí)考慮布置在適配器的后面板上，使用安裝孔直徑為6 mm的小型測(cè)試孔。這些引出的信號(hào)測(cè)量點(diǎn)，可以使用高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)ATE設(shè)備輸出的信號(hào)進(jìn)行計(jì)量和校準(zhǔn)；對(duì)于ATE設(shè)備的信號(hào)采集資源，可以外加高等級(jí)的激勵(lì)源，由設(shè)備采集標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，然后將設(shè)備采集的值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備校準(zhǔn)。對(duì)于大回路自檢，主要采用內(nèi)、外“回繞的方式”[3]進(jìn)行。

5 軟件設(shè)計(jì)

5.1 軟件功能

對(duì)于部件的I/O特性的判定過(guò)程，首先通過(guò)多功能PXI模塊產(chǎn)生相關(guān)的激勵(lì)信號(hào)（多為正弦或方波信號(hào)），經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)理、隔離后加給待測(cè)部件UUT，同時(shí)采集待測(cè)部件UUT上的輸出信號(hào)（可能是一路或多路，數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)），然后對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理分析，從而得出該部件的工作狀態(tài)以及可能存在的故障。

5.2 軟件組成

LabVIEW是NI公司推出的基于G語(yǔ)言（Graphical Programming Language）的圖形化開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線[4]。

測(cè)試系統(tǒng)以LabVIEW 8.5組態(tài)軟件包和Microsoft SQL Server為基礎(chǔ)，在Windows環(huán)境下設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套基于PXI總線的機(jī)載計(jì)算機(jī)ATE設(shè)備軟件平臺(tái)。其軟件結(jié)構(gòu)如圖5所示，包含硬件自檢、校準(zhǔn)、測(cè)試參數(shù)閾值設(shè)置、通道配置、信號(hào)采集、信號(hào)輸出、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸、故障診斷等一系列功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓、電流等信號(hào)的采集、處理與診斷，為相關(guān)人員提供參考。

5.3 軟件工作流程及界面

軟件簡(jiǎn)要工作流程如圖6所示。依據(jù)測(cè)試任務(wù)的不同，各個(gè)軟件模塊的內(nèi)部有各自的工作方式與流程，在此不一一舉例。

圖5 軟件結(jié)構(gòu)組成

采用可視圖形化界面管理測(cè)試的全部過(guò)程，測(cè)試界面主要包括：初始化界面，手動(dòng)測(cè)試界面，自動(dòng)測(cè)試界面和自測(cè)試界面（用于系統(tǒng)校準(zhǔn)、計(jì)量、檢定的用）。

圖6 測(cè)試流程示意圖

數(shù)據(jù)采集顯示模塊采用單一主控界面實(shí)現(xiàn)，通過(guò)主控界面菜單和按鍵的選擇完成各項(xiàng)功能，不同的功能通過(guò)不同的自流成實(shí)現(xiàn)，核心程序如圖7所示。

6 自測(cè)試

6.1 ATE自測(cè)試設(shè)計(jì)

在自檢狀態(tài)需斷開(kāi)與機(jī)載計(jì)算機(jī)連接的所有測(cè)試電纜，并將測(cè)試電纜連接到自檢插座。

由于UUT接口較多，內(nèi)回繞自測(cè)試不可能覆蓋整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，以免增加測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度和降低設(shè)備整體可靠性，ATE設(shè)備內(nèi)回繞自測(cè)試只涉及到模擬量AI、串行通信、程控設(shè)備和仿真測(cè)試平臺(tái)供電系統(tǒng)。

圖7 核心程序

ATE設(shè)備設(shè)計(jì)了完備的外回繞自檢測(cè)，功能覆蓋所有I/O接口，完整的自檢測(cè)需要通過(guò)外回繞自檢實(shí)現(xiàn)，外回繞自檢檢測(cè)到與UUT計(jì)算機(jī)連接的航空電纜末端，即包含了輸出電纜自檢測(cè)試。

6.2 UUT自測(cè)試測(cè)試設(shè)計(jì)

由于ATE通過(guò)硬件接口對(duì)UUT各硬件接口進(jìn)行測(cè)試時(shí)，部分UUT計(jì)算機(jī)自測(cè)試電路（BIT電路）不參與工作，因而不能對(duì)其正確性檢測(cè)，所以ATE需通過(guò)RS 232接口啟動(dòng)UUT計(jì)算機(jī)自檢測(cè)功能達(dá)到對(duì)該部分電路的測(cè)試。UUT計(jì)算機(jī)自測(cè)試主要檢測(cè)SRU模塊的BIT電路是否正常工作。UUT計(jì)算機(jī)自測(cè)試功能啟動(dòng)前，應(yīng)先將連接器相關(guān)的所有輸入激勵(lì)斷開(kāi)。

7 結(jié) 語(yǔ)

基于PXI平臺(tái)機(jī)載計(jì)算機(jī)測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，采用先進(jìn)的PXI測(cè)試平臺(tái)，其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化思想，通用性和推廣性強(qiáng)。利用LabVIEW軟件，配合NI的硬件產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備的軟硬件統(tǒng)一，使得開(kāi)發(fā)更規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，可有效地降低成本，并具有良好的可擴(kuò)展性和可移植性。在重點(diǎn)關(guān)注針對(duì)UUT自動(dòng)化測(cè)試及高覆蓋率測(cè)試的基礎(chǔ)上，還充分考慮測(cè)試設(shè)備自身計(jì)量校準(zhǔn)軟、硬件設(shè)計(jì)，有利于提高測(cè)試設(shè)備的自身可靠性。根據(jù)不同的測(cè)試需要，進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)展和資源復(fù)用，其通用性、先進(jìn)性和擴(kuò)展性可廣泛應(yīng)用于多種類(lèi)型的測(cè)試設(shè)備，以便于滿足不同測(cè)試需求。

參考文獻(xiàn)

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