一种控制板测试平台设计

航天南湖电子信息技术股份有限公司 杨 柳 陈 刚 董 荣

本文介绍了一种控制板测试平台设计方法，用于测试雷达各种定制通讯设备。采用标准插箱设计，设计通用测试软件，可测试RS485串口、RS422串口、RS232串口、TTL信号、RS422信号、光纤信号，测试结果通过指示灯指示。

雷达设备量大，各种分系统设备互联需要多种定制通讯设备，涉及到的接口多，测试需要搭建复杂的测试平台并人为观测检测结果，耗时长。本文介绍了一种控制板测试平台设计，集成了一般定制通讯设备的测试接口，可接入多个通讯设备，测试其链路和功能，测试结果以指示灯显示，测量方便，极大简化了测量过程。

1 组成

控制板测试平台由1块测试板、1个5V直流电源模块、1个外置计算机、1个外置示波器组成。

2 系统性能

控制板测试平台测试板采用FPGA嵌入式技术，FIFO_UART串口实现与计算机的通讯，实现实时的通讯控制及通讯转发功能。通过计算机串口调试助手发送报文来模拟测试系统所需的控制信号。测试板在接收到报文后，一部分重新打包按照通讯协议转发给被测试设备，另外一部分用来产生控制信号。这两部分的信号通过210芯插座或者光纤或者面板DC37芯连接器传输。被测试设备对控制报文及控制信号进行相应的处理，并将处理结果以通讯报文或者控制信号的方式发送出去，传输的形式仍然包括光纤信号及电平信号。所有的输出信号都会再次回到测试板上，最终用来检测被测试设备的各项功能是否正常。

3 技术要求

3.1 测试结果要求

控制板测试平台上测试结果状态指示简单明确。

3.2 接口要求

31路RS485输入接口、12路RS485输出接口、2对RS232串口、26路TTL输入接口、22路TTL输出接口、4路LVDS输出接口、3对光纤收发接口。

4 原理框图

控制板测试平台原理框图如图1所示。

图1 控制板测试平台测试原理框图

5 控制板测试平台测试板设计

5.1 测试板设计

测试板是整个控制板测试平台的核心，其逻辑控制电路采用FPGA技术，使用Altera公司的可编程逻辑器件EP2C70F672I8N作为终端数据采集模块，完成对被测控制板被检测信号的处理和控制。外围采用FIFO_UART串口，信号形式为RS422、RS232，波特率为9600 bps～1152000bps可选，以板载晶振为FPGA提供时钟源。考虑到使用FPGA中的NIOSII内核实现通讯控制，需要较大存储空间，增加了一片RAM HY57V641620HG（16bit宽8M字节的SDRAM）。

测试板采用DC5V直流供电，通过内部电源模块转换为DC3.3V、DC1.5V、DC1.2V。其中DC3.3V为FPGA的I/O BANK区、板载晶振、外围电路供电，DC1.5V、DC1.2V为FPGA逻辑单元供电。

测试板主要作用是模拟被测控制板的外部数字接口，提供被测控制板的测试接口，并能清晰方便地根据面板的指示灯状态或测试孔上信号确认测试结果。综合整理被测控制板的不同类型的接口数量及特殊要求设计测试板，原理图如图2所示。

图2 测试板原理图

5.2 接口设计

其中测试板上安装有4个PDS210插座、1个DC37插座分别用来输出/输出RS422、RS485、LVDS接口信号，并设计有12个状态指示灯、1个DE9串口可连接计算机串口用做通讯串口，1个50芯和1个40芯的排针母座测试孔可用示波器检测所有TTL信号，3对SFP光纤收发模块用于光通讯。

电源输入接口：220V交流输入。

测试板电源输入接口：5V直流、28V直流。

管脚定义为：1：5V，2：5V地，5：28V地，6：28V。

5.3 结构设计

控制板测试平台插箱设计为宽24寸，高度6U。插箱的电源输入为220V，插箱的后面安装有三芯电源插座板为电源模块提供电源，如图3所示。

图3 控制板测试平台插箱

6 使用和维修

6.1 使用注意事项

（1）使用前机箱必须接地良好；打开电源开关，观测电源正常指示灯显示，故障指示灯熄灭，表示供电正常，可使用本测试平台进行测试；

（2）测试时确保测试板上的5个PDS210连接器接触良好；

（3）各控制字的输入要严格按照通信协议的规定对应相应字节。

6.2 使用方法

通电按使用注意事项操作，通电后，测试平台即正常工作。

（1）根据不同类型的测试板卡，参照说明书，将测试板上的开关S8的八位状态拨到合适的位置；

（2）将测试板与被测试板卡插入对应槽位内，且接触紧密稳定；

（3）用USB－RS232电缆连接电脑USB口与测试板面板串口1；

（4）使用光纤连接测试板上的光电模块与测试板上的光电模块，收发交换；

（5）通过电脑发送对应的测试报文，即可开始对应的功能测试。

6.3 维修

常见故障现象和可能产生的原因及排除方法如下：

（1）电源无输出

产生的原因可能是电源转换处接线问题或者是工作不正常。检查机柜侧面的电源转换模块指示灯是否为绿色，输出端的正负级是否连接正确。如果检查均无问题，建议更换电源线及转换模块。

（2）串口通讯不通

首先检测串口调试助手设置是否正确，然后用示波器对D27（MAX3232）芯片13、12引脚进行测量，检查是否有信号输入。如果检测无问题，再对D27芯片的11、14引脚进行测量，检查是否有信号输出。如果检测均无问题，建议更换USB-RS232串口电缆。

（3）程序烧写加载错误

检查芯片D34（CPLD）的电路是否焊接无误，控制程序是否已经烧写过。同时检查开关S8有无虚焊现象，并保证烧写与载入时开关处于相同的状态。如果检测均无问题，建议更换CPLD芯片。

（4）光纤通讯不正常

使用光纤短接光模块的发送与接收端。观察RXREADY指示等是否为绿色，如果没有变为绿色，检查光纤协议芯片附近的开关设置是否正确，如果开关设置正确，检查协议芯片电路是否有焊接问题，用示波器测试所有控制引脚，电平是否符合要求，如果上述检测均无问题，建议更换协议芯片及光模块。

总结：控制板测试平台主要运用了以下器材：FPGA采用了ALTERA公司的EP2C70F672I8N，差分转换器件采用了MAXIM公司的MAX3078、MAX3077系列芯片，计算机串口通讯采用了MAXIM公司的MAX3232。以上这些主要器材都是市场上的一些成熟技术，质量有保障，均为货架产品，供货及时。

本产品符合工艺性要求，与原来的测试过程和方法相比，本产品可以替代原有测试方法使用多组驱动转换模块、多组自定义线缆，精简了测试连接，节约了成本。测量全部接口并生成结果的时间为10min，提高了效率。