VXI總線自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試接口設(shè)計(jì)

摘要：以GPIB-VXI總線儀器為基礎(chǔ)，針對(duì)某大型電子裝備幾十種組合的測(cè)試，研究了測(cè)試信號(hào)的動(dòng)態(tài)分配、動(dòng)態(tài)上拉和動(dòng)態(tài)預(yù)處理方法，有效地解決了測(cè)試平臺(tái)對(duì)多種復(fù)雜被測(cè)對(duì)象的適配問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：VXI總線 ATS ISP技術(shù)

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)在武器系統(tǒng)中的應(yīng)用，電子裝備在品種數(shù)量、技術(shù)復(fù)雜程度和保障模式等方面都有了許多新的變化，主要表現(xiàn)在裝備品種多、數(shù)量少、技術(shù)復(fù)雜程度高、對(duì)檢測(cè)和診斷的要求也越來(lái)越高等。專用的測(cè)試設(shè)備因功能單一、效費(fèi)比低而難以滿足要求。VXI儀器的出現(xiàn)和迅猛發(fā)展以及它在測(cè)試領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為研制高性能的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)分行了條件。

在以VXI總線儀器為基礎(chǔ)的測(cè)試系統(tǒng)中，針對(duì)多種被測(cè)對(duì)象（被測(cè)組合），測(cè)試系統(tǒng)通常需要適配器與之對(duì)應(yīng)。而且被測(cè)對(duì)象越多，所需的適配器就越多。這種結(jié)構(gòu)顯然不適合具有幾十種組合的復(fù)雜電子裝備的車載測(cè)試系統(tǒng)。為此，本文要用動(dòng)態(tài)分配測(cè)試信號(hào)和測(cè)試資源的適配方式，并配合相應(yīng)的測(cè)試電纜，有效地解決了這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜導(dǎo)彈武器系統(tǒng)各被測(cè)組合的綜合測(cè)試。

1 測(cè)試系統(tǒng)的組成

測(cè)試系統(tǒng)由工控機(jī)、VXI機(jī)箱、程控電源、中頻電源、示波器、測(cè)試接口、被測(cè)對(duì)象及其它外設(shè)構(gòu)成，構(gòu)成示意圖如圖1所示。

VXI機(jī)箱采用13槽C尺寸機(jī)箱E8403A，內(nèi)部包括192路數(shù)字I/O、64路A/D、16路D/A、256路多路開(kāi)關(guān)（MUX）、D20系統(tǒng)、波形發(fā)生器、萬(wàn)用表等資源，提供了激勵(lì)UUT和測(cè)試UUT響應(yīng)的基本條件。程控電源采用HP66000機(jī)箱和相應(yīng)的電源模塊，可同時(shí)輸出8路不同的電源，為UUT提供直流供電條件。中頻電源提供200V/400Hz三相交流電，以滿足某些被測(cè)組合的特殊供電要求。為彌補(bǔ)VXI數(shù)字I/O資源的不足，測(cè)試接口的控制直接由工控機(jī)完成。因此，工控機(jī)除包括主機(jī)、顯示器、打印機(jī)以提供測(cè)試的操作條件外，還包括1塊數(shù)字I/O卡，為測(cè)試接口提供控制信號(hào)，控制測(cè)試信號(hào)的動(dòng)態(tài)分配、動(dòng)態(tài)上拉和動(dòng)態(tài)預(yù)處理等。

被測(cè)組合通過(guò)專門的測(cè)試電纜與測(cè)試接口連接。為從總體上減少各測(cè)試電纜的接頭數(shù)量，在不增加測(cè)試接口復(fù)雜性的前提下，測(cè)試接口只對(duì)常用的VXI資源（如A/D、D/A、數(shù)字I/O等）進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，并與交直流電源一起分配在一個(gè)120芯插座。對(duì)于D20系統(tǒng)及部分?jǐn)?shù)字I/O信號(hào)，只有少數(shù)被測(cè)組合使用，而且在測(cè)試過(guò)程中不需任何處理，可直接分配到其它測(cè)試插座。這樣通過(guò)測(cè)試電纜可實(shí)現(xiàn)各資源到UUT測(cè)試端口的再分配。

萬(wàn)用表、波形發(fā)生器及示波器通過(guò)256路MUX實(shí)現(xiàn)到UUT的連接。由于MUX本身具有靈活的控制功能，其輸入輸出通道直接與測(cè)試電纜并聯(lián)。

2 測(cè)試接口的硬件構(gòu)成

測(cè)試接口采用卡（模塊）結(jié)構(gòu)，由背板和6個(gè)信號(hào)預(yù)處理模塊（4個(gè)通用模塊、1個(gè)專用模塊和1個(gè)控制模塊）組成。各模塊間的信號(hào)關(guān)系如圖2所示。

控制模塊完成對(duì)專用模塊和通用模塊的控制，將工控機(jī)送來(lái)的信號(hào)分為數(shù)據(jù)、地址和讀寫(xiě)控制信號(hào)，并按不同的地址訪問(wèn)和控制相應(yīng)模塊、同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)測(cè)試電纜及UUT的熱插拔，控制模塊也對(duì)各模塊加電實(shí)施控制。因此，控制模塊主要由數(shù)據(jù)和地址形成與驅(qū)動(dòng)電路、地址譯碼電路、加電控制電路等組成。

專用模塊與UUT對(duì)應(yīng)。對(duì)UUT的特殊信號(hào)進(jìn)行處理，為UUT提供特殊激勵(lì)或必要的模擬負(fù)載，必要時(shí)可根據(jù)被測(cè)對(duì)象的要求設(shè)計(jì)。

測(cè)試信號(hào)的動(dòng)態(tài)分配、動(dòng)態(tài)上拉和預(yù)處理由通用模塊完成。各模塊地十外，電路完全相同，包括信號(hào)分配、模塊信號(hào)處理、I/O信號(hào)處理以及必要的狀態(tài)顯示等電路，如圖3所示。

圖中，AB、DB、CB分別是來(lái)自控制模塊的地址、數(shù)據(jù)及讀寫(xiě)控制信號(hào)，A/D、D/A及I/O為VXI總線系統(tǒng)資源。

ispLSI1032用于接收控制模塊送來(lái)的命令，對(duì)命令進(jìn)行譯碼，驅(qū)動(dòng)相關(guān)電路工作。信號(hào)分配電路主要由繼電器陣列和相關(guān)驅(qū)動(dòng)電路組成，通過(guò)繼電器觸點(diǎn)的切換，實(shí)現(xiàn)信號(hào)到A/D、D/A、數(shù)字I/O等VXI資源的分配。模擬信號(hào)處理電路包括程控放大/衰減、濾波、AC/DC變換等電路，對(duì)來(lái)自UUT的模擬響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，并調(diào)理到適合A/D模塊測(cè)量的范圍。數(shù)字I/O信號(hào)處理電路包括輸入/輸出和輸出驅(qū)動(dòng)（上拉）控制，以滿足某些UUT數(shù)字激勵(lì)對(duì)驅(qū)動(dòng)的特殊要求。

為提高測(cè)試接口的可靠性，簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，信號(hào)分配電路采用“二選一”多路開(kāi)關(guān)方式，模塊信號(hào)處理電路也只涉及部分通道。因此，測(cè)試端口上信號(hào)分配不是任意的。對(duì)特定組合進(jìn)行測(cè)試時(shí)，利用測(cè)試電纜進(jìn)行信號(hào)的二次分配是必要的。

3 動(dòng)態(tài)信號(hào)分配及處理的實(shí)現(xiàn)

由圖3可以看出，無(wú)論是模擬信號(hào)、I/O信號(hào)的處理，還是信號(hào)的分配，都是受ispLSI1032控制的。工控機(jī)通過(guò)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入該芯片相應(yīng)的輸出端實(shí)現(xiàn)程控放大器增益控制、上拉電阻切入、繼電器切換等功能。同時(shí)，為保證測(cè)試系統(tǒng)本身的可測(cè)試性，ispLSI1032還具有輸出引腳測(cè)試等功能。其主要功能可概括為三個(gè)方面：

①對(duì)信號(hào)分配電路、顯示電路、模擬信號(hào)處理電路和數(shù)字I/O信號(hào)處理電路實(shí)施控制；

②模塊自檢時(shí)給出自檢編碼及模塊代碼；

③具有引腳輸出數(shù)據(jù)測(cè)試功能。

對(duì)信號(hào)分配等電路的控制采用數(shù)據(jù)鎖存器組實(shí)現(xiàn)，即將各輸出控制引腳分配到數(shù)據(jù)鎖存器上，并賦以相應(yīng)的地址，根據(jù)不同的地址將控制數(shù)據(jù)鎖存到相應(yīng)的輸出引腳。

自檢編碼是為檢測(cè)信號(hào)預(yù)處理模塊到工控機(jī)的電纜而設(shè)，當(dāng)工控機(jī)通過(guò)AB線送來(lái)55H（或AAH）時(shí)，由DB線回送AAH（或55H），即AB的取反數(shù)據(jù)；模塊代碼是為識(shí)別各模塊而設(shè)，由片外硬件拔碼設(shè)置，工控機(jī)根據(jù)相應(yīng)地址由DB線讀出；輸出引腳測(cè)試功能用于檢測(cè)ispLSI1032輸出控制數(shù)據(jù)的正確性，即工控機(jī)通過(guò)DB線回讀各輸出引腳的數(shù)據(jù)。

綜合上述情況，ispLSI1032電路功能可用圖4所示的框圖說(shuō)明。各輸出控制數(shù)據(jù)由4個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器鎖存并直接輸出到各引腳；數(shù)據(jù)線各引腳采用雙向三態(tài)控制，寫(xiě)入數(shù)據(jù)與各數(shù)據(jù)鎖存器相聯(lián)，讀出數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)選擇電路給出，同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)的檢測(cè)，各輸出控制引腳也采用雙向方式；數(shù)據(jù)選擇電路受譯碼電路的控制，根據(jù)不同的地址分別輸出識(shí)別代碼、自檢編碼及4組輸出控制引腳的數(shù)據(jù)。IspLSI1032內(nèi)部數(shù)據(jù)流向控制信號(hào)由譯碼及輸入輸出控制電路產(chǎn)生，包括數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)、數(shù)據(jù)選擇控制信號(hào)和數(shù)據(jù)線輸入輸出引腳的三態(tài)控制信號(hào)。

ispLSI1032是Lattice公司生產(chǎn)的高密度在系統(tǒng)可編程邏輯器件。由于其內(nèi)部邏輯由用戶確定，并可實(shí)時(shí)修改，因此在應(yīng)用上有很大的靈活性。利用Lattice公司ispDesign EXPERT軟件即可實(shí)現(xiàn)其電路功能的設(shè)計(jì)和下載。為直觀體現(xiàn)芯片電路功能并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，本文采用“原理圖+HVDL語(yǔ)言”方式，將ispLSI1032內(nèi)部電路按前述功能劃分為功能模塊，并以原理圖方式給出各功能模塊的連接關(guān)系，再利用VHDL語(yǔ)言給出各功能模塊的邏輯描述。

本文通過(guò)測(cè)試信號(hào)的動(dòng)態(tài)分配和動(dòng)態(tài)處理，有效地解決了VXI總線測(cè)試平臺(tái)對(duì)多種復(fù)雜被測(cè)對(duì)象的適配問(wèn)題。采用ISP技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。應(yīng)用結(jié)果表明，系統(tǒng)對(duì)被測(cè)對(duì)象的適配性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)某電子裝備近40種組合的測(cè)試。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用ISP技術(shù)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)調(diào)試，縮短了系統(tǒng)研制周期；其功能仿真和實(shí)時(shí)仿真功能也保證了系統(tǒng)邏輯的正確性。