基于DSP的分組件自動(dòng)測試系統的硬件設計

摘要：本文主要介紹了一種數字化仿真測試板的設計及其實(shí)現，在設計中使用了以太網(wǎng)總線(xiàn),利用DSP和FPGA組合的方式,有效地滿(mǎn)足了本測試系統速度快,可靠性高的要求。實(shí)驗證明了該方案的實(shí)用性和有效性。
關(guān)鍵詞：仿真測試板；分組件；數字信號處理器

1 引言

分組件測試系統是某型導彈總裝廠(chǎng)飛行控制組件生產(chǎn)線(xiàn)上的一個(gè)重要測試設備，完成分組件的在模擬運行狀態(tài)下的功能測試任務(wù)，確定分組件是否滿(mǎn)足設計質(zhì)量要求，給出測試結論和測試報告。

2 測試系統的總體框圖

分組件測試系統是一個(gè)由工控計算機通過(guò)PCI總線(xiàn)控制的自動(dòng)測試設備。根據系統的測試要求，本系統總體結構設計由測試機柜（含顯示儀表、操作開(kāi)關(guān)等）、測試主機、模擬信號隔離調理板、數字信號隔離驅動(dòng)板、電源控制板、17`液晶顯示器、打印機、電源、連接電纜、工裝夾具等設備組成。

圖1 測試系統總體框圖

限于篇幅,本文中僅介紹其中自制的仿真測試板電路。原理框圖如圖2所示。

圖2 仿真測試板原理框圖

3 測試計算機硬件結構設計說(shuō)明

對分組件的主要測試流程必須在8ms之內完成，對系統的測量速度具有極高的要求。系統主要從硬件和軟件兩個(gè)方面來(lái)保證測量速度要求。

首先采用基于PCI的總線(xiàn)結構，利用自制和采購的各種功能板卡來(lái)構造系統測試計算機；其次在系統結構設計上，盡量使測試任務(wù)分散化，使時(shí)間復用，從而達到快速測量的目的。

基于此原因，本系統設計采用CPU板，仿真測試板及各種功能板卡構成的測試計算機系統。其中以太網(wǎng)接口的仿真測試板由DSP TMS320F206為控制核心,在測試主機的控制和協(xié)調下可以相對獨立地完成飛控計算機、脈沖發(fā)生器、一次性指令輸入輸出、掛架代碼、中斷測試等任務(wù)。其它測試任務(wù)由其它功能板卡來(lái)實(shí)現。此種硬件結構可大大提高系統地整體測量速度，滿(mǎn)足系統的測量要求和時(shí)間要求。

4 DSP軟件設計

DSP數字信號處理器采用TI公司的TMS320F206芯片，它做為與分組件進(jìn)行數據通信的主要通路,負責對分組件的信號激勵(寫(xiě)入)和數據采集(讀出)，涉及到大部分的測試工作內容，其軟件設計的好壞將影響到系統測試功能的良好實(shí)現，測試性能的提高及測試實(shí)時(shí)性的保障。

本測試程序是在TI公司的CC2000集成調試環(huán)境下開(kāi)發(fā)，主要采用標準C開(kāi)發(fā)，其中嵌有部分匯編程序，采用結構化編程，將整個(gè)測試流程分割成若干相對獨立的模塊，提高了程序的通用性，可讀性和可靠性。整個(gè)程序的組成結構如圖3所示：

圖3 程序組成結構

主程序模塊負責測試程序的調用，測試程序模塊則負責完成各項具體的測試任務(wù)，上位機通信接口模塊負責接收上位機發(fā)來(lái)的各種測試指令和參數，同時(shí)將測試的結果按規定的格式回送給上位機，中斷處理模塊處理上位機中斷和分組件中斷。

1) 主程序模塊

主程序模塊提供整個(gè)測試過(guò)程的框架，負責整個(gè)軟件的初始化、程序調用、中斷響應等功能，協(xié)調整個(gè)測試過(guò)程的運行。主程序的工作流程如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

2）中斷模塊

本系統共響應兩類(lèi)中斷事件：

1．網(wǎng)絡(luò )事件中斷

2．遙測數據滿(mǎn)中斷

網(wǎng)絡(luò )事件中斷為RTL8019產(chǎn)生的中斷信號，為了能及時(shí)響應上位機發(fā)送的網(wǎng)絡(luò )數據，本系統將網(wǎng)絡(luò )事件中斷設置為不可屏蔽中斷NMI，同時(shí)為了減少中斷響應的時(shí)間，響應中斷的程序只完成中斷標志位的設置，中斷事件所要處理的數據由主程序通過(guò)判斷標志位做相應的處理。其中斷流程圖如圖5。

圖5網(wǎng)絡(luò )中斷流程圖

遙測數據中斷為可屏蔽中斷，由FPGA根據遙測FIFO緩存溢出產(chǎn)生，由于遙測數據只有在某些測試項才需要進(jìn)行讀寫(xiě)，因此遙測中斷默認狀態(tài)處于關(guān)閉狀態(tài)，主程序首先讀取上位機發(fā)送的控制字判斷是否開(kāi)遙測中斷，當有遙測中斷產(chǎn)生時(shí)再讀取遙測數據并發(fā)送至上位機。其中斷流程圖如圖6。

圖6遙測中斷流程圖

3） 測試程序模塊

程序模塊如圖7。測試原理為：當收到UDP數據包后，先判斷測試命令，然后進(jìn)行相應測試,測試結束后將測試結果打包回送給上位機。

圖7 測試程序流程圖

5 系統調試與實(shí)驗結果

下位機模塊完成后，與上位機，信號調理驅動(dòng)板和被測件進(jìn)行了聯(lián)調。經(jīng)過(guò)耐心的工作，證明本系統在可靠性、速度、準確性方面均達到了設計要求，目前已投入使用。從而完全替代了以前的手工測試方法，避免了因手工測試時(shí)加激勵的時(shí)間不當，先后次序的顛倒，激勵的遺漏等因素所造成的實(shí)驗數據無(wú)效。嚴格的程序流程使得測試任務(wù)順利,高效地完成，提高了測試地可靠性。

參考文獻
[1]蘇濤，藺麗華，盧光躍等著(zhù)DSP實(shí)用技術(shù)西安電子科技大學(xué)出版社，2002
[2]TMS320F206 DSP Data Sheet,TI,1998
[3]葛良，基于TCP/IP的智能網(wǎng)絡(luò )化監護儀器系統的研究，微計算機信息測控自動(dòng)化2005第六期99頁(yè)