基于某航空電子設備的自動(dòng)測試系統設計與實(shí)現

1引言

航空電子設備的測試要求利用有限的資源，構建功能多樣化的自動(dòng)測試系統。機載電子設備的信號多且復雜，涵蓋了低頻和高頻信號、連續和離散信號，同時(shí)還包括一些非電信號。傳統的測試系統采用分立儀器搭建，這種方法成本高，測量自動(dòng)化程度低，擴展性差，因此要尋求一種實(shí)現高集成化應用廣泛的解決方案。本測試系統的設計可以兼容兩種航空電子機載設備的測試，兩個(gè)機載組件是實(shí)現飛機瞄準顯示、夜視穩定性和操縱性的關(guān)鍵環(huán)節。被測設備組件收發(fā)的信號包括數字發(fā)控信號，固定頻率模擬信號，電機驅動(dòng)脈沖信號，RS 232／RS 422串口信號等。組件的功能就是響應計算機的命令從而發(fā)出其他類(lèi)型信號來(lái)操作相關(guān)的機載硬件設備。原有的測試環(huán)境是依照操作人員手動(dòng)搭建的測試平臺，包括示波器、開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)、萬(wàn)用表等，只能對設備一小部分功能進(jìn)行檢驗，效率和準確性都有待提高。針對原有系統自動(dòng)化程度低的缺點(diǎn)，本研究從軟件和硬件兩方面討論了一種基于航空電子機載電子設備自動(dòng)測試及調試系統的設計實(shí)現方法。

2測試系統的硬件設計描述

2.1 測試系統的功能和硬件組成

該自動(dòng)測試系統覆蓋了原有手動(dòng)測試平臺的所有功能，為方便和完善測試還增加了新的特性，具體包括以下幾方面：

(1)測試系統的自檢測功能，包括軟件、硬件完整性自檢；

(2)測試的可選擇性，包括自動(dòng)測試和手動(dòng)調試測試，自動(dòng)測試獨立模擬被測試電子設備工作狀況，按照設備正常工作流程進(jìn)行一遍或多遍測試；手動(dòng)調試測試時(shí)可以根據測試項目單步驟重復測試，方便錯誤定位；

(3)檢測到產(chǎn)品故障時(shí)暫停檢測并報故障，人工干預后可選擇結束檢測或繼續檢測其他項目，同時(shí)有例行測試功能可以保證被測設備在某一狀態(tài)下進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的狀態(tài)監測；

(4)每次自動(dòng)測試結果保存為一個(gè)單獨文件，并提供打印輸出功能；

(5)詳盡的在線(xiàn)實(shí)時(shí)幫助輔助操作人員完成測試；

(6)測試系統可以同時(shí)測試4塊機載電子設備組件，有效地提高測試效率。

整個(gè)測試系統(包括被測機載設備)由3個(gè)部分組成，如圖1所示。



2.2測試系統主機和內部數據采集卡

測試系統主機是整個(gè)系統最重要的硬件平臺。這里選用了ACME-EMP350便攜式工控機作為測試系統主機。該型號性能穩定可靠，符合國軍標，且主板有足夠的擴展槽以備功能擴展。屏幕15.1寸，采用奔4主板，其他性能參數均超過(guò)主流工控機標準，完全能達到測試系統要求的穩定性和易操作性。

在分析被測設備信號形式和數量之后，并考慮同時(shí)測試4個(gè)設備，選擇數據采集卡的類(lèi)型如下：開(kāi)關(guān)量輸入輸出卡2塊，A／D，D／A卡各1塊。為了簡(jiǎn)化系統設計和提高可靠性，數據采集卡選用NI公司和研華公司的成熟產(chǎn)品。

2.3轉接機箱和信號調理控制卡

測試主機與被測設備之間由轉接機箱相連，主要起到信號調理和控制的作用。轉接機箱內部包括調理控制卡、開(kāi)關(guān)電源、采集卡的適配器等，它們都通過(guò)D型連接器及電纜與主機采集卡互連。調理控制卡所需的+5 V和+28 V電源由轉接機箱中的開(kāi)關(guān)電源提供，其也為被測設備的正常工作供電。

信號調理控制卡負責系統的自檢和測試狀態(tài)的切換。測試系統采用軟件控制的方式對信號調理控制卡進(jìn)行信號調控，這樣能夠在不同狀況下達到測試的目的。由于數據采集卡的輸出信號特性和被測航電設備的要求不完全相同，需要加入信號調理控制卡使采集卡輸出信號特性與被測航電設備匹配，比如模擬信號的幅度，數字量信號的電平值等。信號調理控制卡主要采用運放放大模擬信號以及繼電器實(shí)現信號切換，功能實(shí)現簡(jiǎn)單，不再贅述。

3系統的軟件設計描述

3.1軟件設計思想

在測試軟件的開(kāi)發(fā)中，對應的開(kāi)發(fā)平臺有專(zhuān)門(mén)為虛擬儀器設計的軟件LabView和Labwindows／CVI，VEE等，也有通用的軟件開(kāi)發(fā)工具VC++，VB等。專(zhuān)用的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)平臺優(yōu)點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)周期短，缺點(diǎn)在于圖形化的編程語(yǔ)言給開(kāi)發(fā)者的自主性比較小，底層支持不夠。而VC++開(kāi)發(fā)比較通用，對底層的支持比較好，技術(shù)較為成熟，對于上層各種模塊的實(shí)現方案也較多，因此采用VC++編程。

測試系統上層軟件要求有簡(jiǎn)單易用的圖形化測試界面，還要具備自動(dòng)測試、手動(dòng)調試測試、例行測試，以及測試結果打印、錯誤報告提示、系統自檢測等功能。對應于不同的功能最好建立不同的功能模塊，這樣有助于測試通用性和移植性，對于將來(lái)擴展應用也非常有利。另外，將具體測試對象及代碼功能進(jìn)行封裝，也有利于測試系統的維護。當然，應用程序必須對錯誤操作有良好的錯誤提示處理，這樣能夠有效地增加軟件的容錯性和可靠性。

3.2軟件整體構架

測試軟件設計采用分層結構，下層為上層提供服務(wù)，上層通過(guò)函數的形式接口使用下層來(lái)完成本身的功能，每一層的變更不影響其他層的正常工作。針對測試的要求以及設計理念，測試系統軟件分成以下幾個(gè)部分：硬件層，物理接口層，硬件驅動(dòng)層，軟件支持層，用戶(hù)應用層。同時(shí)，每一層次當中有其對應的模塊化處理，從而保證軟件系統的健壯性和易用性。整個(gè)軟件設計的層次關(guān)系如圖2所示。