基于LabWindows/CVI的某型通信电台故障排查设备的设计

王 鹏

（中国电子科技集团公司第十研究所科研生产处，四川成都 610000）

0 引言

通信电台是飞机航电系统的一部分，它主要完成航空系统的通信任务。某所作为在通信电台领域占据主导地位的单位，承制了某型通信电台的研制生产工作。该型通信电台自投产以来，共计生产了上千套，而随着通信电台装配数量的增加以及部队作战训练要求的逐步细化，对该型通信电台的使用越来越频繁，暴露出的问题也越来越多。而传统的测试设备过于笨重且接线复杂，分析问题时需参考的文件又多达上百页、对照翻译困难，这些问题都给赴外场排查故障的工程师们带来了极大的不便。基于以上情况，急需研发出一种便携式的通信电台故障排查设备来辅助现场排故。

1 测试系统

该型通信电台故障排查设备设计的指导思想是在满足外场通信电台指标测试要求的前提下，突出系统的实用性、便携性、低成本和扩展性。为此，方案设计遵循以下设计原则：

(1)设计过程中，尽量使软件界面更具人性化、可操作性；

(2)在保证技术指标前提下，尽量采用最简电路方案，减小体积、减轻重量以及降低制造成本；

(3)在满足体积要求的情况下，尽量多的预留可扩展的接口，以满足更多功能的实现。

1.1 系统硬件结构

该测试设备基于价格便宜、便于采购且通用性强的普通电脑硬件搭建，由设备电源、显控单元、被测设备专用电源和接口电路组成。

该测试设备的基本组成框图如图1所示。根据测试系统的设计要求，该系统主要用于对通信电台外场中的重要指标的功能性测试，主要考察的是被测设备的控制功能及其数据传输功能。故该测试设备利用了通信电台的对外接口来实现这一系列功能——通过对A、B 两部被测设备的控制，再由显控单元即可对被测设备的工作模式、参数、工作方式、工作频点等进行设置，实现被测设备的控制功能。

图1 测试设备基本组成框图

通过将被测设备A 作为源设备，被测设备B作为接收设备，再由显控单元通过接口电路对被测设备A 和被测设备B 加载相同参数后下发控制指令及数传数据，被测设备A 将该数传数据调制到射频信号上后，将该信号发射至被测设备B，被测设备B 通过接收、解调后还原数传数据，并通过接口电路输入至显控单元，与源被测设备数据进行对比从而实现对被测设备的数传功能的测试。

该测试设备的接口电路原理框图如图2所示。利用MOXA 公司的CP-114多串口卡，完成RS232电平与RS424电平的转换，并将1个9芯串口扩展为4个9芯串口，分别实现显控单元对被测设备A 和被测设备B的控制功能及它们之间的数传通信功能。预留误码仪和音频接口，可对被测设备的误码仪模式数传和话音进行测试。该测试设备内装有电压、电流指示表，能显示当前电压值及两个被测设备上电后各自的电流值。基于被测设备总线上电及非总线上电两种不同的上电方式设计了上电控制开关，用于控制总线及非总线被测设备上电，PTT 开关用于控制被测设备在话音状态下发射功率，数传PTT 开关用于被测设备在常规数传状态下发射功率。原理框图如图3所示。

图2 测试设备接口电路原理框图

图3 上电控制、PTT 控制及电源指示原理框图

1.2 系统软件结构

测试软件的开发平台有多种选择，其中，NI公司的虚拟仪器软件平台LabWindows/CVI 是目前在自动测试系统开发领域中应用较为广泛的一款：因此，该测试设备应用软件也是基于这个开发平台进行设计。其软件架构如图4所示，本软件包括两个层次——即面向控制盒的底层驱动层，以及被测设备控制、参数设置等应用程序所在的上层测试应用层。

图4 测试设备软件架构图

驱动层主要是被测设备的驱动，根据计算机与被测设备之间的通信协议，设计底层驱动函数来完成对被测设备包括参数设置、频表加载、波道号设置、频点设置、工作时间设置等。

应用层则是根据用户所需实现的不同功能划分出了被测设备控制、数传互通、参数加载、频表加载等功能单元。

2 测试程序软件设计

2.1 测试软件模块化设计

本测试设备软件在开发时，采用了模块化的主导设计思想，即通过把一个软件划分成很多模块，每个模块分别完成不通的功能。各个模块在规定的接口标准下是相互独立的，这既有助于软件的调试，也保证了各个模块开发的独立性，测试软件模块组成如图5所示。

图5 测试软件模块组成

2.2 测试软件实现流程

测试设备软件的流程图如图6所示。首先，要完成的是测试的初始化，在测试设备加电后软件会提示设备是否已受控，如不受控则应断电检查接口电缆及仪器连接情况。在上电完成后，即可进入主界面选择需要测试的项目，当选择好需要测试的项目时会进入该项目的子测试界面，用户可以在该界面选择想要测试的信息。用户在测试时的人机交互都是实时进行的，测试信息均能及时的反馈到测试界面上，如有异常情况出现，软件会报错，并对产生异常的原因进行最基本的判断。用户在测试完成后可返回主界面，通过选择其它功能模块进行下一轮的测试。如此循环，直至所选测试全部完成。

3 功能函数的编程实现

3.1 自检函数的编程实现

该测试设备软件在初始化完成后可以选择对被测试设备进行自检、各种参数设置/查询等功能。其中，自检功能是该通信电台在外场排故时最常使用到的一个功能，利用自检功能可以让技术人员在产品发生故障时第一时间检查各模块的工作情况，方便对故障模块进行定位并隔离故障模块进行进一步的排故工作。

图6 软件实现流程图

本小节将简要描述测试软件对通信电台进行自检的过程。

①首先，根据通信协议的规定，利用struct 函数建立启动自检的信令selftest，并通过ComWrt (int portNumber，char buffer[]，int count)函数指定相应的通信串口给被测设备发送自检命令。在ComWrt 函数中，buffer[]指写入端口缓冲区的字符串数据，count 代表的是写入缓冲区的字节数目；该部分由以下程序实现：

②信令发出后，在达到通信协议规定延迟时间及延迟次数后，利用GetInQLen (int portNumber)函数对输入端口队列中的回传数据字符数目进行读取。如字符数目为0，则表示测试软件未能与被测设备建立起有效通信，没有可用的自检信息反馈给测试软件。此时应对被测设备的加电情况、测试电缆连接情况进行检查，确保测试软件与被测设备之间能进行有效的通信；该部分由以下程序实现：

③如字符数目不为0，则通过ComRd (int portNumber，char buffer[]，int count)函数接收输入端口队列中的回传数据进行比对分析。在ComRd函数中，buffer[]是存放读取数据的缓冲区，count是字节符数目。在参考通信协议进行比对分析得出结果后，可以通过SetCtrlVal (int panelHandle，int controlID，...)函数实时的将自检结果反应在操作界面里；该部分由以下程序实现：

3.2 关联软件的调用实现

在外场排故的过程中，除了对被测试设备的控制外，往往还需要对被测试设备进行程序烧录、各类参数的加载等参数，本测试软件利用LabWindows CVI 对这一类软件进行了整合。

在上面这一小段程序中，利用LabWindows CVI的用户交互事件在测试软件界面生成了一个调用参数加载软件用的控件，在测试软件运行过程中，当用户在图形用户界面对该控件进行操作时（本软件中设置为单击该控件），就将执行该控件对应的回调函数，由回调函数来完成与控件对应的功能。反映在本段程序中，由GetProjectDir、strcat、LaunchExecutable 三个函数组成了调用相对路径“\测试系统用软件\调试用参数\”下编程器_dbg.exe 程序的回调函数。

4 故障排查设备的测试验证

4.1 测试内容

根据本故障排查设备最初的任务要求，该设备主要实现的是对某型通信电台的控制功能、波道参数及频表编辑与加载功能、数传误包率测试功能等几类功能。

任务团队专门为本设备拟制了专用校准规范，并以此为依据对设备进行测试，测试表格如表1所示。

4.2 测试步骤

4.2.1 设备的连接

将故障排查设备与被测设备参考图1中的连接方式连接好，并为设备加电。

4.2.2 电源输出检测

按下故障排查设备上电开关，观察电压表是否能显示输出电压，上电指示灯是否变亮。

表1 某型通信电台故障排查设备校准记录表

4.2.3 电台上电控制及工作电流检测

按下电台上电开关，观察电流表是否能显示输出电流，上电指示灯是否变亮。

4.2.4 对电台的控制功能检测

操作故障排查设备专用软件同时对两部电台进行控制，观察该软件是否能对电台进行工作模式的控制、门限及使能参数的设置、TOD时间的设置与查询、XXB模式的设置。

4.2.5 对电台波道参数及频表编辑与加载的功能检测

操作故障排查设备专用软件，观察该软件是否能对电台波道参数及频表进行编辑与加载。

4.2.6 对空/海军型电台进行数传误包率测试的功能检测

设置电台A 作激励源，发射数传调制信号，设置电台B为接收方。将电台B的收数据与电台A的发数据进行比较，测试电台收发数传功能是否正常。

4.2.7 话音PTT、数传PTT 开关功能检测

控制电台工作在话音方式，将电台射频输出端口与综测仪相连接，按下话音PTT 开关，观察综测仪上显示电台发射功率是否正常，发射指示灯是否变亮。

4.2.8 音频输入、输出功能检测

控制电台工作在话音方式，将测试设备收明话、发明话音频接口与综测仪相连接，观察综测仪上显示电台接收音频幅度、调制度及频偏是否正常。

4.3 测试结果

根据上述步骤，本故障排查设备完成了对某型通信电台的十多项主要指标的测试，测试覆盖率达到95%以上。事实证明，基于LabWindows/CVI的某型通信电台故障排查设备能够有效的完成预定测试任务。

5 结论

基于虚拟仪器技术的某型通信电台故障排查设备测试项目全面、操作方便、体积小、重量轻、便于携带，能够有效地完成预定测试任务，并可以替代传统复杂的测试设备来完成某型通信电台的主要功能指标检测，为外场联试及排故使用提供了便利的条件。其实用性强、可靠性高，本文所述的测试设备的程序设计成功地为该设备的信息处理、人机交互提供了高效的控制与保障。实际应用表明，程序满足用户需求，运行稳定、可靠、易于使用和维护。

[1]范惠林，徐洪吉，陈丹强.基于LabWindows/CVI的机载武器测试系统程序设计[J].计算机测量与控制，2009，17(6)：1123-1124.

[2]王建新，杨世凤，隋美丽.LabWindows/CVI测试技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2006.

[3]严一平.虚拟仪器技术和发展趋势[J].上海计量测试，2005(03)：16-17.

[4]张新庄，王勇，唐洁.基于虚拟仪器的电台自动检测系统[J].电子测试，2008(8)：49-52.

[5]林君.虚拟仪器原理及应用[M].北京：科学出版社，2006.

[6]游志刚，张剑云.基于软件无线电技术的电台自动测试系统[J].电子技术，2004(2)：37-39.

[7]刑钰，王公浩.某型机载超短波抗干扰电台自动测试系统的设计[J].测控技术，2006(3)：33-36.

[8]江胜文.通信设备自动化检测系统的研制[J].电子测试，2008(2)：56-59.

[9]林丽莉，秦开宇.基于虚拟仪器技术的电台自动测试系统[J].中国测试技术，2008，34(4)：139-141.