基于NI LabWindows/CVI, LabVIEW和PXI開(kāi)發(fā)集成的航空電子

　　挑戰：

　　利用商業(yè)現成可用(commercial off-the-shelf, COTS)的硬件，開(kāi)發(fā)一款集成的航空電子測試系統，配有若干非標準視頻接口和一個(gè)專(zhuān)屬的串口通信總線(xiàn)，以減少開(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　解決方案：

　　使用NI LabWindows?/CVI和Labview FPGA模塊，利用一個(gè)PXI機箱和一個(gè)集成的NI控制器， 兩個(gè)NI可重配置的I/O(RIO)模塊來(lái)處理非標準的視頻聲畫(huà)同步、管理私有串口協(xié)議，另外使用兩個(gè)模塊生成非標準的視頻和一些信號路由矩陣信息。

　　軍用航空電子設備的生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)一些特殊的步驟，如產(chǎn)品驗收，項目認證以及對交付后的產(chǎn)品進(jìn)行單元測試等。這些就需要設計和生產(chǎn)一些非常復雜的測試系統去模擬技術(shù)環(huán)境、檢測被測器件。幾乎所有的案例里，軍用航空電子設備的I/O接口都有其專(zhuān)有的協(xié)議標準，需要特殊電子板卡進(jìn)行通信，這也導致了大量的時(shí)間、金錢(qián)和資源的浪費。

　　因此，我們公司設計了通用的可編程集成測試系統。其它公司可以很輕松地將該系統改進(jìn)以適用于各種不同的設備。特別是來(lái)自羅馬的Pomezia的工業(yè)工程部門(mén)和相關(guān)的測試工程小組正在生產(chǎn)一系列能夠與NI平臺完全集成的PXI嵌入式板卡。后者將要實(shí)現在航空電子設備生產(chǎn)檢測中所需的一些最經(jīng)典和最常用的功能。這些小組正在Selex Galileo PXI模塊和NI PXI模塊的基礎上配置一些PXI測試的核心系統，作為一般航空電子設備檢測的基礎平臺。

　　集成的航空電子測試系統

　　在這項應用任務(wù)中，我們需要創(chuàng )建一個(gè)自動(dòng)測試站臺，為T(mén)ornado戰斗轟炸機測試新的LCD顯示器。這些顯示器帶有四個(gè)單色視頻輸入，而且都具有非標的分離式同步機制(時(shí)序和幅值)，兩個(gè)RGB視頻輸入(一個(gè)按照標準協(xié)議，另一個(gè)幅值非標)，一個(gè)單色視頻輸出，同樣具有非標的分離式同步機制，一個(gè)標準的RGB輸出以及一個(gè)基于專(zhuān)屬協(xié)議的串口通訊總線(xiàn)。

　　我們利用LabWindows/CVI和 LabVIEW FPGA開(kāi)發(fā)了一個(gè)應用軟件。PXI平臺核心由一臺NI PXI-1045機箱和一臺NIPXI-8108控制器，兩臺NI PXI-5421任意波形發(fā)生器，一臺NIPXI-7811R RIO模塊，一臺NIPXI-7852RRIO模塊，自動(dòng)信號路由矩陣和PXI-8432/33/34組成。

　　我們使用了兩個(gè)任意波形發(fā)生器同時(shí)為非標準的單色接口生成視頻分量，使用PXI-7811R模塊產(chǎn)生兩個(gè)場(chǎng)線(xiàn)同步信號，用于STANAG 3350 B類(lèi)同步信號的重構，使得由被測元件產(chǎn)生的非標準同步機制的信號能夠用一個(gè)普通的顯示器進(jìn)行視頻輸出。PXI-7852R模塊管理著(zhù)專(zhuān)屬串行總線(xiàn)。我們在PXI核心平臺中加入了一小塊電路來(lái)協(xié)調各個(gè)信號間不同電平等級。

　　我們開(kāi)發(fā)了一款應用軟件來(lái)管理PXI-5421模塊。用戶(hù)可以以?xún)蓚€(gè)分辨率適當的不同位圖圖像為基礎，產(chǎn)生交錯的單色視頻分量，以滿(mǎn)足被測元件單色視頻輸入接口的要求。每當PXI-5421模塊開(kāi)始生成一個(gè)新的半場(chǎng)信號和一個(gè)新的線(xiàn)信號時(shí)，任意波形發(fā)生器就會(huì )為PXI-7811R提供了一個(gè)開(kāi)始觸發(fā)，PXI-7811R就將按照單色視頻接口的特殊要求，開(kāi)始產(chǎn)生場(chǎng)和線(xiàn)的分離式同步信號。因為我們需要這項測試能盡可能靈活地管理同步脈沖，我們選擇了現場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列(FPGA)模塊來(lái)產(chǎn)生這些脈沖。綜合考慮了可用編程容量、速度和成本之后，PXI-7811R模塊是最好的選擇。

　　PXI-7811R模塊同樣從待測單元的單色接口接收兩個(gè)非標的分離式同步信號。在每一個(gè)場(chǎng)同步脈沖的下降沿，一個(gè)對應的線(xiàn)同步信號變化沿就可以將奇偶半場(chǎng)區分開(kāi)來(lái)。為了正確匹配，這套系統可以產(chǎn)生一個(gè)獨特的同步信號，該信號擁有STANAG 3350 B類(lèi)同步信號的特征。系統重新將視頻元件產(chǎn)生的同步信號組合起來(lái)，并發(fā)送給通用顯示器的復合視頻、消隱以及同步 (CVBS) 輸入端，從而使該待測單元的單色視頻輸出可視化。

　　PXI-7852模塊管理著(zhù)專(zhuān)屬串行總線(xiàn)通訊協(xié)議，在通過(guò)PXI-5421產(chǎn)生發(fā)送給待測元件的視頻信號的同時(shí)通過(guò)PXI-7811處理由被測元件傳回的視頻信號。該協(xié)議包含兩個(gè)信號通道，一個(gè)通道單輸出，一個(gè)通道單輸入，輸入通道接受32位消息，輸出通道傳輸40位消息。每一個(gè)通道都有兩條物理信號巷道實(shí)現，一條為時(shí)鐘巷道，一條為數據巷道。接收通道還將負責解碼收到的消息(串行數據還原)，隔離錯誤，提取數據，以及在測試站臺顯示器上演示結果。

　　發(fā)送通道需要能夠將文本腳本上讀取的消息轉化為串行消息用于傳輸，同時(shí)還要能識別錯誤的輸入。因為這些協(xié)議是非標準的，該系統需要一個(gè)非常靈活的設計，可以以最小的時(shí)間和成本應對不同的需求。我們選擇了NI-7852R FPGA模塊，因為在與LabVIEW FPGA模塊結合之后，它將 幫助我們達到我們所有的目標。

　　我們使用LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)圖形化用戶(hù)界面，管理所有的指令，控制站臺的儀器，并解析實(shí)現自動(dòng)化測試的函數。我們利用LabVIEW軟件和LabVIEW FPGA模塊中與視頻接口和串行通訊相關(guān)的函數編寫(xiě)VI。然后將在LabVIEW中創(chuàng )建的VI連接到LabWindows/CVI主程序中，從而滿(mǎn)足測試該單元的所有需求。圖2和圖3展示了LabVIEW編寫(xiě)的兩個(gè)圖形化代碼，它們可以從一個(gè)位圖文件生成視頻分量，并且實(shí)現串行總線(xiàn)的傳輸功能。