新型通用电子产品测量控制设备设计

宋芑

新型通用电子产品测量控制设备设计

宋芑

（甘肃长风电子科技有限责任公司 甘肃兰州 730070）

电子产品在研制生产过程中不断换代升级，要求其测量控制设备具备同步换代条件，本文论述用软件实现上位机人机界面和FPGA控制程序，可以方便更改软件提升测量控制设备的通用性，不断持续改进产品性能同时提升产品测量控制能力和产品测试效率，提高产品质量能力。

电子对抗；测量控制；改进；触控一体机；通用性

引言

当今社会电磁环境日益复杂，电子对抗已经成为现代战争必不可少的组成部分。电子对抗技术的不断发展，需要大量新型对抗电子产品的不断研制生产，其测量控制设备也要求具备不断换代升级的条件。但是大量陈旧测试控制设备由模拟电路及硬件控制器件组成，不具备产品升级换代的条件。

1 项目背景

陈旧测试控制设备其电平输出由单刀双掷开关控制；时序脉冲产生由施密特触发器或定时器电路组成，其脉冲宽度由电路外围外接电阻和电容决定，其计算为τ=0.7RC；其他控制部分也由门电路或其他硬件模拟电路产生。这样的测量设备产品功能单一，硬件更改困难，无通用性；其测量控制只能手动操作，会造成：

（1）测试设备通用性差，功能单一，升级困难，浪费严重；

（2）测试设备只能手动操作测试，效率低下；

（3）测试数据为手工人为填写，数据易更改，产品性能无法保证。

因此需要研制新型通用电子产品测量控制设备满足不断发展的电子产品需求。

2 新型通用测试控制设备的设计

新型通用测试控制设备主要屏弃陈旧设备的局限性，采用上位机和FPGA处理芯片，利用上位机良好的人机界面发出串口信息，FPGA处理芯片接收串口命令，FPGA依据串口命令字输出电子产品所需的并口控制码和时序控制脉冲。系统实现框图如图1。

2.1 触控一体机

图1 新型通用测试设备

触控一体机采用内置ARM920T高速处理器内核的LJD-eWin7S，其是一款基于WindowsCE操作系统下的控制平台，基于EVC或是Visual Studio 2005来开发，使用的语言可以用BASIC，C#或是VC++；其特点如下：

（1）接口丰富，带 USB HOST、USB DEVICE、SD 卡等功能。

（2）采用低功耗32位高速ARM芯片方案，ARM920T核心，400MHz主频。

（3）系统内存为SDRAM 64MB、NAND FLASH 64M。

（4）高清晰真彩数字屏，可直接支持四线电阻式触摸，精确方便。

（5）带 2路标准RS232、1路RS485。

（6）支持扬声器、背景音乐、触摸声音控制、报警声音控制、开关机声音控制等功能。

2.2 串口收发接口电路

触控一体机输出串口电平为±12V，而FPGA接口电平为TTL，需要在触控一体机输出串口和FPGA接收接口之间增加串口收发接口电路MAX232A芯片，MAX232A芯片主要功能是电平转换和驱动，其将上位机±12V串口电平转换为TTL电平供FPGA使用，而且也可以将FPGA输出的TTL串口转换为±12V供上位机使用。

2.3 FPGA芯片

FPGA芯片选用ALTRA公司的CycloneII系列EP2C8，采用Verilog语言进行编程，主要特点如下：

（1）为低成本优化的架构；

（2）Cyclone II器件采用TSMC90nm低K绝缘工艺，具有很高的性能和极低的功耗；

（3）器件提供多达8256个逻辑单元（LE），可以用来实现复杂的应用；

（4）嵌入式存储器：基于M4K存储器块，提供多达16588bit的嵌入式存储器；

（5）嵌入式乘法器：提供多达18个18×18bit乘法器；

（6）支持2个可编程锁相环；

（7）182个最大用户I/O脚；

（8）FPGA芯片外围接TTL电平驱动芯片74LS245或74LS244，时序控制脉冲通过54LS128，此芯片具有长线驱动功能，可提高脉冲信号的带负载能力。

2.4 上位机测试界面设计

上位机触控一体机采用Visual Studio 2010来开发，此界面具有良好人机交互，脉冲参数可方便设置，电平控制分为TTL和LVTTL，可方便实现，在不同系统能够简便更改程序，完成多型号电子产品测试。上位机测试界面如图2。

图2 上位机测试界面

2.5 FPGA软件设计

FPGA芯片采用Verilog语言进行编程，其接收串口命令，依据上位机串口波特率，FPGA采用波特率的16倍采样率对串口采样，当串口命令发送时，有触发边沿出现，计数器采样数有8位为低电平，则认为是起始位出现；延时8位开始采样数有8位为低电平或高电平，则认为数据0或1；按上述方法计数8位后，若采样数有8位为高电平，则认为是终止位结束，完成数据读取。其设计流程图如图3。

具体实现程序如图4。

当数据读取后，每读取一位数据，则将数据顺序赋值给每一位并口。具体实现如图5。

通过以上论述和实践，上位机和控制FPGA控制均有软件程序实现，不同的电子产品测量均可更改程序软件，即可实现多种型号电子产品测量；而且，上位机由计算机控制此测试控制设备，有方便实用性，提高产品质量和可靠性。

3 结束语

综上所述，通过对测试控制设备的升级改造，新型通用测试控制设备的通用性大大增加，电子产品测试能力不断提升，并且还能实现计算机外控，若再实现对信号源、频谱仪、示波器等仪器仪表控制，能完成对电子产品的自动测试，提高了生产效率，为公司生产带来良好的效益！

[1]王彦.基于FPGA的工程设计与应用.西安电子科技大学出版社.

图3 FPGA软件设计流程图

图4 数据读取实现

图5 串口转换并口程序

[2]郑阿奇，彭作民.Visual Basia.NET程序设计教程.机械工业出版社.

TN06

A

1004-7344（2016）27-0309-02

2016-9-11

宋 芑（1975-），女，甘肃兰州人，工程师，本科，研究方向为电子工程。