浅谈一种综合模块测试设备的设计研究

许海

（国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 241007）

在对TSJ系统、KZH和CMU等机载设备开展维修任务过程中，现有的测试设备仅能进行整机级的测试，不能将故障定位到模块级和局部电路级，导致维修难度大、器材消耗大、维修效果不理想，同时，影响产品维修的交付周期。从方便维修、提高维修效率和维修品质的需求出发，需要研制TSJ系统、KZH和CMU等机载设备模块测试设备；本着节约经费的原则，对上述机载设备模块测试设备进行整合。设计一台综合模块测试设备，满足3大类12种模块的维修测试需求。

1 硬件设计

综合模块测试设备硬件主要由测试主机、综合测试台和测试工装组成。测试主机内部资源有8路RS422接口、4路RS232接口、31路离散量信号、4路模拟量信号、4路同步机信号、4路ARINC429接口、1路GPS接口、4路音频输出接口、一路音频输入接口和2路LVDS接口；综合测试台内部有电源模块和适配接口。测试系统还配置4个测试工装，配合完成各模块测试。综合模块测试设备系统组成框图如图1所示。

图1 综合模块测试设备组成框图

1.1 测试主机

测试主机由工控机、ARINC-429模块、离散量模块、轴角变换模块、AD/DA模块、串行接口模块、离散量信号调理箱、GPS天线模块、电源和液晶显示模块等构成，其中ARINC-429模块、离散量模块、AD/DA模块、串行接口模块等安装在工控机内。

（1）工控机。工控机作为测试主机，其运行速度快，内存容量大。便携工控机负责系统的管理，包括内置模块的初始化、总线仲裁、时钟分配和复位功能。工控机对所有测试参数采集控制、数据处理和性能参数换算。便携工控机采用的是Intel 865，完全针对恶劣的工业应用环境。

（2）ARINC429模块。ARINC429总线是广泛应用于航空电子系统的通信总线。测试设备的ARINC429模块就是为了提供对应的测试条件而设计的。

该电路设计包括两部分，一部分是ARINC429串行数据信号的输出处理电路，实现的主要功能是将并行数据经过并串转换电路，变换为固定速率的串行数据，然后，经过接口芯片变成抗干扰能力更强的ARINC429电平的差分信号送出；另一部分是ARINC429串行数据信号的输入处理电路，同输出电路相比则相反，双线差分的ARINC429信号经协议芯片变成TTL电平的串行信号，然后，经过解调进行串并转换，变换为并行数据送至系统内总线，该部分电路设计选用BD429芯片，该芯片的优点是高速低功耗，速率最高可以达到100KBIT/S,支持25位或32位数据的接收/发送，传输安全可靠,符合ARINC429标准。ARINC429总线模块作为PCI总线的子设备，通过PCI总线与计算机进行通讯（图2）。

图2 ARINC429模块原理图

（3）轴角变换模块。轴角变换模块分为三个部分：角度量输入信号处理电路、控制逻辑电路和总线隔离驱动电路（图3）。

图3 轴角变换模块原理图

角度量输入信号处理电路，完成对输入角度量的轴角变换功能。

控制逻辑及离散量采样保持电路，根据从处理器模块接收到的采样命令，产生控制逻辑，采集相应通道轴角变换的结果，并发送给处理器模块。

总线接口驱动电路，驱动数据总线、地址总线和控制总线信号。

（4）离散量信号调理箱。离散量信号调理箱实现23路离散量的输出。分为三个部分：离散量输出信号处理电路、控制逻辑电路和总线驱动电路（图4）。

图4 离散量信号调理箱

控制逻辑及TTL电平离散量输出电路，根据从处理器模块接收的采样命令，产生控制逻辑，向相应通道发出TTL电平的离散量，并为处理器模块提供状态回读功能。总线接口隔离驱动电路，驱动数据总线、地址总线和控制总线信号。输出的离散量将有两种状态：（1）高电平28V状态；（2）低电平28V地状态。

1.2 综合测试台

综合测试台由TSJ模块测试区、KZH模块测试区和CMU模块测试区组成。

TSJ模块测试区由电源模块和适配接口等组成。其中电源模块用于给被测模块供电；适配接口集成被测模块的插座，位于TSJ模块测试区的正上方，为被测模块提供物理平台；具体组成如图5所示。

图5 TSJ模块测试区

KZH模块测试区由电源模块和适配接口等组成。其中，电源模块用于给被测模块供电；适配接口集成被测模块的插座，位于KZH模块测试区的正上方，为被测模块提供物理平台。用于实现KZH模块测试区与测试主机之间信号的调理驱动。具体组成如图6所示。

图6 KZH模块测试区

CMU模块测试区由电源模块、音频信号源、音箱、测试适配模块和适配接口等组成。其中，电源模块用于给被测模块和工装供电；音频信号源用于为AWM模块提供音频测试信号；音箱用于测试AWM模块输出的音频信号；测试适配模块上集成了测试工装的插座和被测模块的插座，位于CMU模块测试区的正上方，为被测模块提供物理平台；适配接口用于实现CMU模块测试区与测试主机之间信号的调理驱动。具体组成如图7所示。

图7 CMU模块测试区

2 软件设计

模块测试设备软件由系统软件、测试软件以及系统开发环境组成。系统软件包括Windows XP操作系统、各模块的设备驱动程序以及BIT软件；测试软件由各功能模块的软件组成；系统开发环境用于开发XP下设备的驱动程序和测试软件。该检测设备的软件结构如图8所示。

图8 测试设备软件结构

2.1 驱动程序

本系统的驱动是指核心模式驱动，它是XP操作系统的一部分，运行在核心模式中。通过XP系统的I/O管理器访问和支持核心模式驱动。核心模式驱动的结构如图9所示。

图9 核心模式驱动结构

2.2 测试软件

测试程序的主要功能是在系统硬件平台及软件平台的基础上，通过对系统硬件及被测对象工作状态的控制，来完成对被测对象工作状态及各工作参数的测试。

在综合模块测试设备中，测试程序的运行过程是自动化的，除必须采用人机对话方式或交互方式才能实现的测试项目或测试过程外，被测对象的其他所有测试项目及测试程序的实现尽可能地采用自动方式，这样便大大降低了系统的操作难度。

3 结语

本方案充分考虑测试的需求以及系统的可扩展性、易操作性、实用性、机动性和可移植性等要求，采用总线化、模块化、虚拟化的测试技术组建的自动测试平台，通过手动、自动模式对模块进行测试；采用先进的通用测试软件平台、测试总线标准、虚拟仪器等技术，采用共同的测试策略，通过综合通用的系统代替多种单功能的专用测试设备来构建维修测试用的测试平台。