|
|
|
|
|
|
访问总数：24205 人次 |
 |
|
| |
|
|
 本刊论文 |
| 基于TPS的航空装备板卡测试系统软硬件设计 |
| 作者：佚名 时间：2016/10/24 点击：1528 |
论文导读：我们研制开发了基于TPS的航空装备板卡测试系统。1系统组成系统主要由硬件平台、软件平台、测试程序集TPS和附件等组成。航空装备板卡测试系统的硬件结构如图2所示。
关键词：航空装备，测试程序集TPS，板卡测试
0引言随着科学技术的快速发展，特别是数字技术及各种大规模集成电路的广泛应用，我海军航空电子装备发生了巨大变化，组成结构越来越复杂，功能越来越强大，技术含量越来越高，可靠性也有明显提高，但是，装备的三级修理难度却越来越大，“木桶—短板效应”越来越明显，已经成为一个十分普遍的问题，甚至可以说，已经成为提高装备完好率和飞机出勤率的主要瓶颈之一。
为提高部队的维修、保障水平，适应现代战争对后勤的综合保障能力的要求，借鉴国外军用机载设备的综合维护经验，我们研制开发了基于TPS的航空装备板卡测试系统。
1系统组成系统主要由硬件平台、软件平台、测试程序集TPS和附件等组成，如图1所示。
图1系统组成示意图
硬件平台主要包括：测控计算机(TCC)、总线控制器、测试资源、PXI机箱、VXI机箱、矩阵开关、阵列接口、通用信号转接装置、专用适配器/板、高精度电源、连接电缆、相应的附件和机柜等。
软件平台是整个系统指控中心，是系统能有条不紊协同工作的重要保证。系统软件平台由多个功能相对独立的模块或系统组成，负责控制协调系统中测试仪器、激励模拟仪器的工作、测试过程的激励模拟和数据采集，以及运用诊断知识对故障进行推理等，完成对被测外场可更换单元（LRU-Line Replace Unit）、电路板（SRU-Shop Replace Unit或PCB，包括数字、模拟、数/模混合三种类型）的测试和故障定位隔离。
测试程序集TPS是测试程序(TP)、接口装置(ID)和测试程序文档(TPD)的集合。
附件主要有电缆、打印机、设备小车、工作台等。
2系统硬件设计根据被测武器装备LRU和PCB的特点和种类，我们确立了以功能测试为主，辅以其它方法的测试方案。系统采用统一的系统测试软件，PXI、VXI总线和GPIB总线混合式结构形式，标准定义的适配器结构、阵列接口、矩阵开关和机架结构，将计算机资源和系统测试资源等各组成单元有机连接在一起，系统主控计算机软件系统通过标准接口软件实现对PXI总线仪器、VXI总线仪器和GPIB总线仪器的统一调度和控制，产生仿真测试所需的激励，通过通用信号转接箱和专用适配器加载至被测板边缘连接器的相应端子，同时获取相应的响应数据，通过诊断软件的分析、判断，完成故障定位，同时对故障进行模型分析、故障树分析，提取新的故障模式进行故障仿真，并对故障树进行修正。从而自动地或手动地完成对被检单元的测试和诊断。免费论文参考网。航空装备板卡测试系统的硬件结构如图2所示。
图2 航空装备板卡测试系统的硬件结构图
2.1测控计算机(TCC)测控计算机（TCC）由计算机主机、显示器、鼠标、打印机等外围设备组成。计算机主机内含有MXI-2(或1394)总线接口卡、GPIB总线接口卡、显卡等。测试控制计算机是NAAE-GPTDS的测试、控制中心。
2.2测试资源根据初步确定的信号特征，系统的测试资源包括：零槽控制模块、ARINC429总线模块、1553B总线模块、八通道串口、VXI四通道示波器、函数信号发生器、数据采集模块、数字多用表、任意波信号发生器、D/A模块、A/D模块、开关量I/O模块、矩阵开关、继电器模块、射频开关、大功率继电器模块、程控电阻模块、总线模拟控制器、各种导航信号模拟器、雷达信号模拟器、导弹模拟器、程控交流电源、程控直流电源、固定直流电源等多种测试资源(PXI、VXI模块)。
2.3阵列接口阵列接口是信号输入输出的通道，是测试系统与适配器的连接界面。阵列接口应采用VPC 90系列阵列接口，参考ARINC608A的标准。设计过程中，通道的数量应考虑系统以后的扩展能力，要预留一定的通道数量。
2.4矩阵开关矩阵开关实现测试资源信号的切换。
2.5通用信号转接装置通用信号转接装置主要用于PCB与系统阵列接口之间的测试信号转接与调理，包括：插件板转接器、信号转接调理器，结构如图6所示。免费论文参考网。整个转接与信号调理装置规划为五个区：总电源区、插件板区、信号调理区、程控电源区和资源连接区。
2.6接口适配器(TUA)该接口适配器主要完成LRU和ATE系统阵列接口之间的电气、机械连接装置，其功能是实现信号的调理、匹配和转接。必须根据各个被测试对象的实际情况自行研制。不同的被测设备必须通过相应的适配器才能接入系统进行检测。
2.7连接电缆外部连接电缆主要功能是为被测试单元连接到ATE的接口适配器提供电气、机械的连接，连接电缆的制作应当符合国军标的有关要求。为了防止在连接机载设备出现差错，在设计时对于连接电缆插头相同的应采取防差错设计。
3系统软件设计航空装备板卡测试系统的系统软件是系统的灵魂，是系统正常、可靠运行的基础。在充分分析航空装备板卡测试系统的功能需求的基础上，采用层次化、模块化设计方法和成熟的技术进行系统软件的设计和开发。系统软件具有良好的可视化人机界面，使用方便。
为了保证系统软件的顺利开发，按照软件工程的思想，进行系统软件的需求分析、概要设计、详细设计及各阶段软件的文档编制及管理，在开发过程中采用项目管理软件对系统软件开发分阶段实施及管理。
3.1操作系统与软件开发环境操作系统选用Windows2000。
开发环境：测试软件的开发主要采用Lab Windows/CVI，同时采用VB、VC等通用开发软件进行开发。测试程序集TPS开发采用专用的开发工具（如Top Test、PAWS等）进行开发。免费论文参考网。数据库的开发采用Microsoft Access。
3.2系统软件的结构与组成系统的软件主要由测试系统集成软件、系统自检、系统校准、执行软件、测试诊断开发平台软件、在线帮助、系统数据库管理软件和系统数据库组成。
航空装备板卡测试系统的系统软件采用层次化、模块化设计方法，是面向信号的测试系统软件。软件的结构如图3所示。
 
图3航空装备板卡测试系统系统软件层次结构及组成
3.3TPS测试程序的设计测试应用层是系统软件的顶层，实现被测试单元测试，并提供人机对话及操作界面。该层含有全部被测试单元的测试程序集(TPS)。
(1) 测试程序集(TPS)的定义及其功能
TPS是测试程序(TP)、接口装置(ID)和测试程序文档(TPD)的集合。
测试程序是航空装备板卡测试系统针对被检测单元的测试过程而编写的执行具体检测任务的软件，在测控内核模块提供的测试函数的基础上完成对设备的检测、测试和故障诊断并输出结果。
接口装置是指阵列接口和接口适配器所描述的信号路径、电气连接去向等，这些内容将在测试程序编程时通过定义常量、变量或编写程序实现。
测试程序文档是测试程序的说明和一些辅助资料，对测试过程中的某些信息、接口装置的相关信息加以说明，如测试通道、测试连接关系和需操作人员干预的信息等。测试程序文档是系统测试程序开发的重要的组成部分，在系统的开发过程中应当重视文档的建设和管理。
(2) TPS的基本设计要求
测试程序应当操作简单、实用，测试资源控制方便，测试过程稳定、准确和测试数据精确、可信。
在设计测试程序时，按专业进行模块化设计，采用标准C语言编程，源代码不涉及具体的测试资源信息，这样使测试程序的结构明了、通用性好，具有良好的稳定性和可移植性。
(3) TPS界面
TPS界面是人机对话和测试结果输出的界面，是航空装备板卡测试系统的重要组成部分。TPS界面采用图形窗口的形式，以鼠标化操作为主，配合少量的键盘操作(输入文字、数字、必要的热键)。
(4) TPS模块组成
航空装备板卡测试系统的TPS按被测设备的成品组件LRU和电路板PCB进行模块分配。基本分配原则是一个LRU就有一个TPS，一个PCB就有一个TPS。单项TPS模块中的各项测试及完成的其它功能按树状结构进行逐级分解。
LRU单元TPS总体模块的大致划分如图4所示。同样可按照PCB板进行划分共若干个TPS。
 
图4单项TPS的基本模块结构
4系统工作模式为了能够适应各种类型的被测PCB，同时更进一步提高系统测量精度、自诊断精度、故障覆盖率和故障定位精度，系统设计了4种工作模式。
l全自动工作模式：对于部分可测试性较好的PCB，系统从PCB边缘连接器可以获得故障定位所需的全部信息，此时系统根据已开发的测试诊断程序，自动完成全过程操作，完成故障定位任务，同时诊断结果存入相应数据库，并形成诊断报告；
l半自动工作模式：对于部分不能通过被测PCB边缘连接器获得全部诊断信息的，系统按照诊断流程的提示，提示操作人员使用元器件夹具、探针笔进行测试或提供人机对话方式获取其余信息，提供给诊断分析程序完成故障定位任务；
l自检工作模式：为了提高系统的可靠性和使用效率，系统设计了上电自检、人工启动自检和定期自检三种自诊断方式。系统在加电时，能够自动进行自检测试程序；能够定期自检测试，也可以由人工启动进行自检测试。自检测试结果输出或自动存档；
l人工测试模式：对于微波电路的故障诊断系统采用人工测试诊断方式，另外操作人员需要临时完成一个小TPS设计与实施，或需要对某种故障模式进行仿真等临时任务，系统提供手动测试方式，操作人员根据系统向导提示按步骤完成仪器配置、测试流程配置等工作，或使用仪器软面板完成临时测试任务。
5结束语航空装备板卡测试系统从硬件结构到测试软件都符合ATE的统一标准，通用性好，易于实现；而且具有一定的灵活性，便于使用。能满足二级和三级维修保障需求。对降低维修费用、提高装备的完好率具有十分重要的意义，军事和经济效益是明显的。
参考文献：
[1]邱智，王玉峰等. 机载设备自动测试系统平台设计[J].测控技术.2005，vol(24),NO1.
[2]王凯让，吕洁光等. 通用电路板自动测试与故障诊断系统[J].宇航计测技术.2005，vol(25),NO1.
[3]周鑫，何昭. 信号发生器通用自动测试系统软件的研制[J].计量技术.2005，NO4. |
|
|
|
|
