宋 亮，冯 杨
（海军装备部，陕西西安710043）
摘要：针对某航空电子产品的测试需求，设计了一种基于PXI总线的测试设备，详细描述了测试设备的总体设计、硬件设计和软件设计，并对GJB289A总线、HB6096总线、RS-422串行总线实时通信和I/O接口信号采集等关键技术进行了重点论述。测试设备采用了虚拟仪器技术，以PXI计算机为核心，通过PXI总线来驱动各测试模块，由硬件完成信号采集和测量，由软件完成数据计算、分析和处理，从而实现被测产品的各项测试。测试设备已应用于该航空电子产品在产品调试、环境试验和交付验收中的测试，经过使用后证明，测试设备的软／硬件设计合理、自动化程度高、工作稳定可靠、界面友好、操作方便。
关键词：航空电子产品；虚拟仪器技术；测试设备；PXI
中图分类号：TP23文章编号：1006 - 2394( 2016) 05 - 0025 - 03
0 引言
虚拟仪器技术是美国NI公司提出的概念，其核心思想是软件即仪器，是对传统仪器概念的重大突破。虚拟仪器的实质是利用计算机来模拟传统仪器的各项功能，如利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，利用计算机多种形式的输出方式来表达测试结果，利用计算机接口设备完成信号的采集、测量与调试等，利用计算机强大的软件功能来模拟传统仪器信号数据的计算、分析和处理，从而在计算机的基础上无须投入更多的硬件就能够完成各种测试功能的一种计算机化仪器系统。
虚拟仪器一般由完成信号采集功能的硬件部分和完成数据分析处理功能的软件部分组成。硬件部分一般为各种形式的信号采集设备，将采集到的各种形式的信号转换成电信号后输入到计算机内。计算机通过软件实现从计算机的各类接口中读取数据，并用软件完成数据分析和处理，将处理结果显示出来。
本文针对某航空电子产品的测试需求，采用虚拟仪器技术设计了一种基于PXI总线的体积小、质量轻、便于移动的测试设备，来实现该航空电子产品在产品调试、环境试验和交付验收中的测试。
1 系统总体设计
本文所研究的测试设备是对某航空电子产品进行测试和维护的专用测试设备，是以PXI计算机为硬件平台核心，由用户设计定义虚拟面板和测试功能的一种计算机仪器系统，其工作原理是：驻留在PXI计算机上的测试软件，通过PXI总线和USB总线来驱动各测试模块，由硬件产生被测产品所需的信号激励，完成被测产品输出信号的采集和测量；由软件实现数据的计算、分析和处理，利用计算机显示器来模拟传统仪器的控制面板，并形象直观地表达出测试结果，从而实现被测产品的各项测试。测试设备的主要功能有：具备自检测和自保护功能；能测试被测产品的功能和性能；测试结果以报表方式显示并可以打印，测试数据存储在Access数据库中；具有对被测产品综合测试能力和单项测试能力；能将被测产品的故障隔离到内场可更换单元。为了满足被测产品的测试需求，测试设备具备下列接口能力：提供144路开关接口，能产生离散量信号激励；提供16路D/A输出接口，能产生模拟量信号激励；提供16路A/D输入接口，能采集笔划视频信号；提供4路RS-422总线接口，具备全双工实时通信能力；8发8收HB6096总线接口；提供2路1553B总线接口，A/B总线互为余度，可作BC、RT或BM。
2系统硬件设计
测试设备是在PXI测试平台基础上构建的，主要由PXI计算机、PXI测试模块、人机接口和测试接口等部件组成，如图1所示。测试设备的所有测试资源集成在一台19英寸的标准机柜中，前面板上提供17英寸显示器、适配箱、电源、配电箱和PXI机箱以及产品托架等，通过操作显示器上的测试软件界面可完成各项测试。
该设备主要由控制主机、各种激励测试板卡、测试软件包、示波器、数字万用表、交／直流电源等组成。模拟系统故障，对UUT进行功能测试。主要用于软件功能测试、硬件测试和外场排故。
2.1 PXI总线仪器
测试资源采用PXI总线仪器，采用货架产品。这些资源通过标准公共测试接口与被测试设备相连，在测试中完成提示激励、建立通路、测量等功能。
PXI计算机是测试设备的控制核心，负责测试模块的资源管理，通过PXI接口实现对PXI测试模块和USB测试模块的控制。人机接口实现用户与测试设备之间的人机交互，测试接口通过配套的测试电缆实现被测产品与测试设备之间的电气交连。GJB289A总线通信卡用于检测被测产品的GJB289A总线通信功能；数字万用表卡用于测量被测产品输出电源的电压；矩阵开关卡用于扩展万用表的测量通道；高速A/D采集卡用于采集被测产品所输出的笔划视频；D/A输出卡用于产生被测产品所需的模拟量信号激励；离散量接口卡用于产生被测产品所需的离散量信号激励，采集被测产品所输出的离散量信号；串行总线通信卡用于检测被测产品的RS-422总线通信功能；开关电源用于提供被测产品所需的28 V直流工作电源。
2.2适配箱的设计
适配箱主要实现板卡信号与UUT的信号转接以及信号的断连测试功能。适配箱的规格是它的所有的输入输出信号都从后面板引出，箱内分为上下两层，上层安装4块继电器板和2块负载板，下层中间安装程控开关电源，两边各安装1块负载板，板子插入机内的导槽，然后用螺丝固定。
2.3电源箱的设计
用于提供UUT工作的+28 V DC电源，集成的电源上安装了220 V AC输入开关和28 V DC输出开关，并具有电流和电压显示功能。另外，电源箱内还需安装功率电阻，为UUT的启动检测信号和告警等27 V/开离散量输出信号提供模拟负载。功率电阻型号为27 Ω/50 W和90Ω/50 W，它们安装在电源箱侧壁。
电源箱前面板的布局分成两部分：一部分为专用检测设备电源监控部分，另一部分为UUT状态监控部分。专用检测设备电源监控部分设计的前面板需能够方便地操作电源的输入和输出，清楚的掌握UUT当前的功耗；同时，还要在面板上设置设备电源输出的测试点和指示灯，便于检测设备进行维护。UUT状态监控部分则要求在前面板上设置UUT输出的二次电源测试点和指示灯，以及UUT输出的告警信号灯；另外还设有UUT的IP信号、复位信号开关。
3软件设计
3.1 软件开发环境
本软件产品的开发和使用环境相容。操作系统为Windows XP，开发环境为LabVIEW2010。
本软件产品开发平台选择NI公司的Lab VIEW图形化开发环境，它集成信号采集、测量分析与数据显示等一系列功能，摒弃了传统开发工具的复杂性，在提供强大测控功能的同时，保证了系统灵活性。Lab VIEW广泛地将数据采集、分析与显示功能集中在同一个环境中，使得测试工程师们可以方便快捷地集成一套完整的测控应用系统。Lab VIEW有数据库工具包，完成对数据库的操作；同时Lab VIEW可以直接与MicrosoftOffice工具（如Excel和Word）链接生成自定义格式的测试报告。本软件所使用到的主要软件驱动模块列表如表1所示。
3.2软件功能
系统软件基于成熟的模块设计，完成测试、结果评判、系统自检、用户管理、参数配置、报表管理的功能，具体功能如表2所示。
测试：通过RS-232通信控制测试，系统具备手动测试和自动测试两种可选测试模式；
系统自检：板卡自检、仪器状态检查；
用户身份辨别：用户在使用系统前必须对其身份进行验证，只有用户名和密码相符的才能进入系统，进行测试；
参数配置：包括设置地址配置、测试参数配置等；
报表管理：管理报表格式及报表内容；
故障诊断能力：结合UUT的BIT软件，通过232通信将检测过程中故障信息发送到测试设备主控机中，主控机通过软件将信息变为故障代码，测试设备依据代码将故障定位到SRU。
3.3软件工作流程
系统软件运行流程如图2所示。本系统为系统管理员和系统操作员设计了不同的控制权限，当系统被系统管理员权限控制时，软件操作面板上的所有功能皆为可用状态，功能包括：系统自检、用户管理、系统配置、测试模式选择（自动测试和手动测试两种模式可选）；当系统被系统操作员权限控制时，软件操作面板上仅自动测试功能可用。
4结束语
本文采用虚拟仪器技术设计了一种基于PXI总线的测试设备，解决了串行总线实时通信和I/O信号采集等关键技术，能对该航空电子产品的离散量信号、模拟量信号、RS-422总线以及1553B总线等进行测试，能将该航空电子产品的故障隔离到内场可更换单元。测试设备已应用于该航空电子产品在产品调试、环境试验和交付验收中的测试，实现了一机多用，减少了该航空电子产品在测试和维护方面的费用。经过使用后证明，测试设备的软／硬件设计合理、自动化程度高、工作稳定可靠、界面友好和操作方便，能满足该航空电子产品的测试需求。
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