一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器

摘要

一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器，属于航空弹药通用测试系统领域。本发明是为了解决现有接口适配器不能够对测试信号进行处理的问题。本发明所述的一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器，在适配器中增加了功能电路、FPGA、CPU和1553通信接口电路协助航弹通用测试设备完成弹药测试。适配器根据测试设备的指令，完成相应的测试步骤，之后适配器把测试结果返给航弹通用测试设备。本发明不但能够完成测试设备和航弹之间的信号调理和分配，而且能够单独完成部分时序要求严格的测试步骤，并把结果上传给测试设备，使测试设备的负担降低了60%，还使测试设备的通用性提高了70%。本发明适用于通用多种型号航弹的测试任务。

说明书

技术领域

本发明属于航空弹药通用测试系统领域，特别涉及测试设备智能接口适配器。

背景技术

接口适配器是自动测试设备和测试对象的中间环节，主要是完成被测对象的信号分配 和调理任务。航空弹药的测试过程时序要求比较严格，对实时性要求较高，通常的接口适 配器没有测试处理能力，仅仅把测试信号转接给自动测试设备，因此现有的自动测试设备 的设计复杂，不能够对测试信号进行处理，且通用性差。

发明内容

本发明是为了解决现有接口适配器不能够对测试信号进行处理的问题，现提供一种航 空弹药通用测试设备智能接口适配器。

一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器，它包括：信号调理和分配模块，该信号 调理和分配模块用于在航弹和航弹通用测试设备之间实现数据交互；

一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器还包括：功能电路、FPGA、CPU和1553 通信接口电路；

功能电路的模拟量信号输出端连接FPGA的模拟量信号输入端，功能电路的第一开关 量信号输出端连接FPGA的第一开关量信号输入端，功能电路的第二开关量信号输出端连 接FPGA的第二开关量信号输入端，功能电路的RS422信号输入输出端连接FPGA的RS422 信号输入输出端，功能电路的RS232信号输入输出端连接FPGA的RS232信号输入输出端， 功能电路的1553信号输入输出端连接FPGA的第一1553信号输入输出端；

FPGA的模拟量信号输入输出端连接CPU的模拟量信号输入输出端，FPGA的开关量 信号输出端连接CPU的开关量信号输入端，FPGA的继电器控制信号输入输出端连接CPU 的继电器控制信号输入输出端，FPGA的通讯信号输入输出端连接CPU的通讯信号输入输 出端，FPGA的第二1553信号输入输出端连接CPU的1553信号输入输出端，FPGA的第 一测试信号输入输出端连接CPU的测试信号输入输出端；

FPGA的第二测试信号输入输出端连接1553通信接口电路的第一测试信号输入输出 端；

功能电路的模拟量信号输入端作为一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器的模拟 量信号输入端，功能电路的第一开关量信号输入端作为一种航空弹药通用测试设备智能接 口适配器的第一开关量信号输入端，功能电路的第二开关量信号输入端作为一种航空弹药 通用测试设备智能接口适配器的第二开关量信号输入端，功能电路的RS422信号输入端作 为一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器的RS422信号输入端，功能电路的RS232信 号输入端作为一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器的RS232信号输入端，功能电路 的1553信号输入端作为一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器的1553信号输入端；

1553通信接口电路的第二测试信号输入输出端作为一种航空弹药通用测试设备智能接 口适配器的测试信号输入输出端；

所述CPU中嵌入有如下通过软件实现的单元：

接收FPGA发送的测试信号的单元；

对接收到的测试信号进行解析，从而获得测试指令的单元；

接收FPGA发送的航弹数据的单元；

按照测试指令对获得的航弹数据进行逐项测试，并获得测试结果的单元；

将获得的测试结果发送给FPGA的单元。

本发明所述的一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器，在适配器中增加了功能电 路、FPGA、CPU和1553通信接口电路协助航弹通用测试设备完成弹药测试。适配器根据 测试设备的指令，完成相应的测试步骤，之后适配器把测试结果返给航弹通用测试设备。 本发明不但能够完成测试设备和航弹之间的信号调理和分配，而且能够单独完成部分时序 要求严格的测试步骤，并把结果上传给测试设备。本适配器具有高集成度，高智能性，高 稳定性等特点，通用性强，使用灵活方便，不仅使测试设备的负担降低了60%，还使测试 设备的通用性提高了70%。

本航弹接口适配器整体设计基于“DSP+FPGA”的架构，集成有测试航弹的多种硬件 资源。以TI公司的高性能DSP作为控制CPU，保证测试的高实时性，提高整个自动测试 系统的测试效率。

本发明所述的一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器，具有较强的通用性，适用 于通用多种型号航弹的测试任务。

附图说明

图1为本发明所述的一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器的结构示意图；

图2为DSP的程序流程图；

图3为具体实施方式五所述的多用表控制逻辑模块的结构示意图；

图4为具体实施方式六所述的开关量读取逻辑模块的结构示意图；

图5为FPGA内部1553B通讯功能的逻辑框图；

图6为UART通讯协议的逻辑框图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种航空弹药通 用测试设备智能接口适配器，它包括：信号调理和分配模块1，该信号调理和分配模块1 用于在航弹和航弹通用测试设备之间实现数据交互；

一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器还包括：功能电路2、FPGA3、CPU4和 1553通信接口电路5；

功能电路2的模拟量信号输出端连接FPGA3的模拟量信号输入端，功能电路2的第一 开关量信号输出端连接FPGA3的第一开关量信号输入端，功能电路2的第二开关量信号输 出端连接FPGA3的第二开关量信号输入端，功能电路2的RS422信号输入输出端连接 FPGA3的RS422信号输入输出端，功能电路2的RS232信号输入输出端连接FPGA3的 RS232信号输入输出端，功能电路2的1553信号输入输出端连接FPGA3的第一1553信号 输入输出端；

FPGA3的模拟量信号输入输出端连接CPU4的模拟量信号输入输出端，FPGA3的开关 量信号输出端连接CPU4的开关量信号输入端，FPGA3的继电器控制信号输入输出端连接 CPU4的继电器控制信号输入输出端，FPGA3的通讯信号输入输出端连接CPU4的通讯信 号输入输出端，FPGA3的第二1553信号输入输出端连接CPU4的1553信号输入输出端， FPGA3的第一测试信号输入输出端连接CPU4的测试信号输入输出端；

FPGA3的第二测试信号输入输出端连接1553通信接口电路5的第一测试信号输入输 出端；

功能电路2的模拟量信号输入端作为一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器的模 拟量信号输入端，功能电路2的第一开关量信号输入端作为一种航空弹药通用测试设备智 能接口适配器的第一开关量信号输入端，功能电路2的第二开关量信号输入端作为一种航 空弹药通用测试设备智能接口适配器的第二开关量信号输入端，功能电路2的RS422信号 输入端作为一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器的RS422信号输入端，功能电路2 的RS232信号输入端作为一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器的RS232信号输入 端，功能电路2的1553信号输入端作为一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器的1553 信号输入端；

1553通信接口电路5的第二测试信号输入输出端作为一种航空弹药通用测试设备智能 接口适配器的测试信号输入输出端；

所述CPU4中嵌入有如下通过软件实现的单元：

接收FPGA3发送的测试信号的单元；

对接收到的测试信号进行解析，从而获得测试指令的单元；

接收FPGA3发送的航弹数据的单元；

按照测试指令对获得的航弹数据进行逐项测试，并获得测试结果的单元；

将获得的测试结果发送给FPGA3的单元。

本实施方式中，适配器与航弹之间通过专用电缆进行连接，适配器与通用测试设备通 过VPC90-25接口进行对接。执行关键测试步骤时，测试设备向适配器发送测试信号，适 配器的CPU接收并解析该测试信号，从而获得测试指令，再依据该测试指令对接收到的航 弹数据进行逐项测试，所述航弹数据即CPU接收到的模拟量信号、开关量信号、RS422信 号、RS232信号和1553信号，上述信号经过相应的接口和测量电路后通过FPGA中各自的 逻辑接口上传给CPU，经过CPU的运算和处理后通过1553B通信接口将测试的最终结果 上传给测试设备。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种航空弹药通用测试设备 智能接口适配器作进一步说明，本实施方式中，对航弹数据进行逐项测试的方法为：

将测试指令与航弹数据进行对比，判断航弹数据与测试指令是否相符，并将判断结果 作为测试结果。

本实施方式中，适配器采用1553B中断触发的方式实时接收测试设备的测试指令，解 析命令并依据测试命令对航弹逐项进行测试；采用查询方式接收航弹的返回信号和数据， 对信号和数据进行解析和处理后将结果返回给测试设备。

在执行航弹测试流程时，DSP完成全部的处理和运算工作。DSP主程序完成对DSP内 部首先进行初始化，然后判断DSP是否接收到测试设备发送的命令，是则对该命令进行解 析，DSP根据解析命令分别对各个信号进行测试，获得测试结果控制功能电路，使适配器 按指定命令工作，如图2所示。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的一种航空弹药通用测试 设备智能接口适配器作进一步说明，本实施方式中，所述功能电路2包括：16路模拟量测 量电路2-1、16路开关量输出电路2-2、32路开关量输入电路2-3、4路RS422通信接口电 路2-4、4路RS232通信接口电路2-5和1553B通信接口电路2-6；

16路模拟量测量电路2-1的模拟量信号输入端同时作为功能电路2的16路模拟量信号 输入端，16路模拟量测量电路2-1的模拟量信号输出端同时作为功能电路2的16路模拟量 信号输出端；

16路开关量输出电路2-2的开关量信号输入端同时作为功能电路2的16路第一开关量 信号输入端，16路开关量输出电路2-2的开关量信号输出端同时作为功能电路2的16路第 一开关量信号输出端；

32路开关量输入电路2-3的开关量信号输入端同时作为功能电路2的32路第二开关量 信号输入端，32路开关量输入电路2-3的的开关量信号输出端同时作为功能电路2的32路 第二开关量信号输出端；

4路RS422通信接口电路2-4的RS422信号输入端同时作为功能电路2的4路RS422 信号输入端，4路RS422通信接口电路2-4的RS422信号输入输出端同时作为功能电路2 的4路RS422信号输入输出端；

4路RS232通信接口电路2-5的RS232信号输入端同时作为功能电路2的4路RS232 信号输入端，4路RS232通信接口电路2-5的RS232信号输入输出端同时作为功能电路2 的4路RS232信号输入输出端；

1553B通信接口电路2-6的1553信号输入端作为功能电路2的1553信号输入端，1553B 通信接口电路2-6的1553信号输入输出端作为功能电路2的1553信号输入输出端。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的一种航空弹药通用测试 设备智能接口适配器作进一步说明，本实施方式中，所述FPGA3内部嵌入的功能模块包括： 多用表控制逻辑模块3-1、开关量读取逻辑模块3-2、继电器控制逻辑模块3-3、异步串行 通讯逻辑模块3-4、第一1553B接口逻辑模块3-5和第二1553B接口逻辑模块3-6；

多用表控制逻辑模块3-1的模拟量信号输入端作为FPGA3的模拟量信号输入端，多用 表控制逻辑模块3-1的模拟量信号输入输出端作为FPGA3的模拟量信号输入输出端；

开关量读取逻辑模块3-2的开关量信号输出端作为FPGA3的开关量信号输出端，开关 量读取逻辑模块3-2的开关量信号输入端作为FPGA3的第一开关量信号输入端；

继电器控制逻辑模块3-3的开关量信号输入端作为FPGA3的第二开关量信号输入端， 继电器控制逻辑模块3-3的继电器控制信号输入输出端作为FPGA3的继电器控制信号输入 输出端；

异步串行通讯逻辑模块3-4的RS422信号输入输出端作为FPGA3的RS422信号输入 输出端，异步串行通讯逻辑模块3-4的RS232信号输入输出端作为FPGA3的RS232信号 输入输出端，异步串行通讯逻辑模块3-4的通讯信号输入输出端作为FPGA3的通讯信号输 入输出端；

第一1553B接口逻辑模块3-5的第一1553信号输入输出端作为FPGA3的第一1553信 号输入输出端，第一1553B接口逻辑模块3-5的第二1553信号输入输出端作为FPGA3的 第二1553信号输入输出端；

第二1553B接口逻辑模块3-6的第一1553信号输入输出端作为FPGA3的第一测试信 号输入输出端，第二1553B接口逻辑模块3-6的第二1553信号输入输出端作为FPGA3的 第二测试信号输入输出端。

具体实施方式五：参照图3具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所 述的一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器作进一步说明，本实施方式中，所述多用 表控制逻辑模块3-1包括：通道选择器3-1-1、功能选择器3-1-2、AC电压测量模块3-1-3、 DC电压测量模块3-1-4、电流测量模块3-1-5、电阻测量模块3-1-6、多用表芯片3-1-7和控 制逻辑模块3-1-8；

通道选择器3-1-1的模拟量信号输入端作为多用表控制逻辑模块3-1的模拟量信号输入 端，控制逻辑模块3-1-8的模拟量信号输入输出端作为多用表控制逻辑模块3-1的模拟量信 号输入输出端；

通道选择器3-1-1的模拟量信号输出端连接功能选择器3-1-2的模拟量信号输入端，功 能选择器3-1-2的交流电压信号输出端连接AC电压测量模块3-1-3的交流电压信号输入端， 功能选择器3-1-2的直流电压信号输出端连接DC电压测量模块3-1-4的直流电压信号输入 端，功能选择器3-1-2的电流信号输出端连接电流测量模块3-1-5的电流信号输入端，功能 选择器3-1-2的电阻信号输出端连接电阻测量模块3-1-6的电阻信号输入端；

AC电压测量模块3-1-3的交流电压信号输出端连接多用表芯片3-1-7的交流电压信号 输入端，DC电压测量模块3-1-4的直流电压信号输出端连接多用表芯片3-1-7的直流电压 信号输入端，电流测量模块3-1-5的电流信号输出端连接多用表芯片3-1-7的电流信号输出 端，电阻测量模块3-1-6的电阻信号输出端连接多用表芯片3-1-7的电阻信号输入端，多用 表芯片3-1-7的信号输出端连接控制逻辑模块3-1-8的信号输入端。

具体实施方式六：参照图4具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所 述的一种航空弹药通用测试设备智能接口适配器作进一步说明，本实施方式中，所述开关 量读取逻辑模块3-2包括：信号监测模块3-2-1、脉冲计算模块3-2-2和信号复测模块3-2-3；

信号监测模块3-2-1的信号输入端作为开关量读取逻辑模块3-2的开关量信号输入端， 信号复测模块3-2-3的信号输出端作为开关量读取逻辑模块3-2的开关量信号输出端；

信号监测模块3-2-1的信号输出端连接脉冲计算模块3-2-2的脉冲信号出入端，脉冲计 算模块3-2-2的脉冲信号输出端连接信号复测模块3-2-3的信号输入端。

本实施方式中，开关量信号是时间符合某种特性标准的脉冲信号。在正常状态下，在 执行航弹测试流程过程中每个通道中只会出现一次脉冲信号。在适配器发出测试命令后， 信号监测模块3-2-1开始实时监测全部通道，每个通道的信号的常规状态为低电平，当脉冲 到来时变为高电平，FPGA利用脉冲计算模块3-2-2测试每个信号的脉冲宽度是否符合标准。 在接收到所有的脉冲信号后，信号复测模块3-2-3会对每个通道进行信号复测，以确认每个 通道上没有异常状态出现。

本实施方式在实际应用中，在开关量读取逻辑模块3-2与16路开关量输出电路2-2之 间还设有光电隔离电路，所述光电隔离电路用于对6路开关量信号进行筛选。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式五所述的一种航空弹药通用测试设备 智能接口适配器作进一步说明，本实施方式中，所述多用表芯片3-1-7的型号为MAX134。

本实施方式中，MAX134芯片具有很高的集成度，内部集成有模数转换器、电压测量 电路、电阻测量电路、电流测量电路、滤波放大电路、时钟振荡器和多路模拟部分，外围 元器件实现它正常工作所需的晶振、电源、滤波等功能。

多用表芯片3-1-7具有直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻的测量能力， 并且支持多量程的自动切换。电阻、直流电压、交流电压、直流电流、交流电流测量功能 可以通过根据测试的需要动态切换。直流电压信号经过衰减后可以直接接入MAX134测量； 电阻信号通过前端电路转换为直流电压信号进行测量。在MAX134外部还设计了AC/DC 转换电路，能够将交流电压信号转换为直流电压信号后再接入MAX134，以此来实现对交 流信号的测量。

具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种航空弹药通用测试设备 智能接口适配器作进一步说明，本实施方式中，所述FPGA3的型号为5CGXFC7C6F23C6N。

本实施方式中，所述FPGA（现场可编程门阵列）采用ALTERAL公司的 5CGXFC7C6F23C6N，该芯片其具有丰富的I/O口和LE单元、存储单元。

具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种航空弹药通用测试设备 智能接口适配器作进一步说明，本实施方式中，所述CPU4的为TMS320DM642型号的DSP。

本实施方式中，所述CPU采用TI公司的TMS320DM642型号的DSP（数字信号微处 理器），该芯片主频最高可达720MHz。

具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种航空弹药通用测试设备 智能接口适配器作进一步说明，本实施方式中，1553B通信接口电路2-6和1553通信接口 电路5均利用HI-1573芯片实现，RS422接口驱动芯片为MAX485芯片，RS232接口驱动 芯片为MAX232芯片。

1553通信协议在FPGA内部利用逻辑实现。HI-1573能够将输入的TTL电平转换为符 合1553B标准的双相曼彻斯特编码，进而驱动总线上的隔离变压器。1553B协议共分5层， 从上到下依次为应用层、驱动层、传输层、数据链路层和物理层。FPGA内部逻辑实现其 中的数据链路层和传输层的部分功能。FPGA内部逻辑如图5所示，按照所完成的功能， 可以分为数据接收单元、数据发送单元、协议处理单元、时钟及计数器、内部寄存器控制 和RAM等几个部分。

利用DSP控制收发功能，在FPGA内部实现UART（Universal Asynchronous  Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送逻辑），利用芯片实现信号的电气特性，FPGA生 成的TTL电平信号经过光电隔离后输出至MAX485和MAX232，经过MAX485和MAX232 转换成RS422电平和RS232的信号输出。UART逻辑包括读写控制单元、数据缓冲FIFO、 波特率和控制字设置、中断处理、并/串转换等，其逻辑框图如图6所示，其中：

发送通道包括：并串转换电路和发送缓存电路。发送缓存电路用来缓存将要发送的数 据，并串电路负责把发送的并行数据转换为串行数据后，按照设定的波特率将其送到RS422 和RS232接口总线；

接收通道与发送通道功能相反，把接收的串行数据转换为并行数据后，缓存在接收缓 存中，等待CPU读取；

读写控制模块主要负责产生读写发送FIFO和接收FIFO的相关信号、设置波特率和控 制字、向中断模块发送错误信号；

中断模块主要用于接收各子模块传递的错误信息，综合后产生对DSP的外部中断，支 持DSP读取并判断中断源，最后进行处理。