基于PXI总线的可扩展式平台电路箱自动化测试系统

摘要

本发明公开了基于PXI总线的可扩展式平台电路箱自动化测试系统，主要包含动态回路特性测试模块、电源程控多路采集模块、通讯控制解析模块、人机界面操作显示模块。本发明克服了原有惯性平台电路箱系统对各个点号手动介入、引发的测试效率低、测试精度受限的不足。以平台的方式，调用相对独立的功能模块来完成测试任务，具有很强的兼容性和扩展性，不但能满足现有电路箱的测试需要，并且充分考虑未来产品的可扩展性。

说明书

技术领域

本发明涉一种平台电路箱测试系统，尤其涉及基于PXI总线的可扩展式平台电路箱的自动化测试系统。

背景技术

在平台式惯性导航系统应用领域，伴随着惯性器件批产量逐步增多，惯性平台电路箱测试需求越来越高，调试周期越来越短，各式各样惯性平台电路箱的测试需求层出不穷，对测试系统数据采集、存储、电路箱内部的各种信号处理的实时性、兼容性与可靠性提出了越来越高的要求。并且伴随着故障自检测、自诊断技术的日益成熟，出于保护系统减少系统损伤的目的，测试系统需要对惯性平台电路箱状态做出准确、全面的响应与诊断。目前，惯性平台电路箱测试仍使用手动测试，需要人工频繁介入测试、效率低、出错率高，并且每套产品对应的测试系统也各不相同。

基于PXI测试设备是一个坚固且基于PC的平台，通过低价位的部署套件，提供高性能测量和控制功能。利用PXI平台的模块化测试测量的特性可以最优化的解决测试系统的需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供在一种可扩展式PXI总线平台电路箱自动化测试系统。

本发明的技术解决方案是：基于PXI总线的可扩展式平台电路箱自动化测试系统，包括矩阵开关模块、人机界面操作显示模块、动态回路特性测试模块、电源程控模块、多路采集模块、通讯控制解析模块；

将待测试惯性平台电路箱内的硬件接口与动态回路特性测试模块、电源程控模块、多路采集模块之间，以及动态回路特性测试模块、电源程控模块、多路采集模块两两之间通过矩阵开关进行连接；人机界面操作显示模块通过PXI控制总线连接矩阵开关以及测试模块；

人机界面操作显示模块根据惯性平台电路箱的测试内容，形成包含配置信息的测试序列；将测试序列输出至矩阵开关模块以及通讯控制解析模块，矩阵开关模块根据测试序列中的配置信息将惯性平台电路箱内的对应硬件接口与测试系统中相应的模块连接；通讯控制解析模块，根据接收的测试序列，对通讯协议进行配置，接收惯性平台电路箱发送的1553B通讯信息并进行解析，将解析结果作为测试结果通过PXI控制总线发送至人机界面操作显示模块；测试系统中相应的模块根据测试序列进行配置之后进行自动测试，并将测试结果通过PXI控制总线发送至人机界面操作显示模块；

其中，动态回路特性测试模块，根据接收的测试序列，使惯性平台电路箱内的稳定回路板工作在稳定状态下，获取稳定回路板的特性作为测试结果通过PXI控制总线发送；

电源程控模块包括多路程控电源，一路程控电源与矩阵开关的一路进行对应，或者程控电源直接与电路箱电路对应；根据接收的测试序列，对相关的程控电源进行初始化，并配置相关程控电源的工作参数，程控电源对相应的模块或者电路箱的硬件接口进行供电；

多路采集模块，根据接收的测试序列中的配置信息，采集电源程控模块的输出信息或电路箱内电路信息，将结果输出给PXI控制总线。

进一步的，所述的测试序列中配置信息包括与测试内容对应的矩阵开关点号配置信息、通信协议配置信息、PXI总线上仪器及驱动硬件配置信息。

进一步的，矩阵开关模块能够实现多次复用，包括多个子矩阵卡和一个模拟背板；子矩阵卡为单极X行Y列的开关矩阵，通过X线和Y线之间的继电器交叉点来控制单X-Y连接，多个子矩阵卡通过模拟背板的继电器连接；子矩阵卡的数量根据需要接入的测试路数确定。

进一步的，动态回路特性测试模块包括动态回路分析仪1250、负载、FPGA板卡；

根据测试序列的控制，首先调整动态回路分析仪1250的输出电压，将该输出电压送至稳定回路板，然后控制FPGA板卡发出控制信号至惯性平台电路箱的稳定回路板；稳定回路板根据接收的输入电压信号，通过负载输出稳定回路的电压信号，当输入电压与该电压信号一致时，稳定回路板工作在稳定状态；

然后，对动态回路分析仪1250进行扫频频点设置，按照设置的扫频频点采集动态回路板的输入、输出角度的频率和相位，对采集的结果设置成波特图的形式，长时间积分后将输入与输出的比值作为结果输出；所述的波特图的横坐标为频率，纵坐标为dB。

进一步的，通讯控制解析模块根据接收的测试序列的通信协议配置信息，将接收到的1553B原始数据的前31个字节内容转化为平台电路箱相关参数，第32个字节的内容进行校验，校验通过后按照上述设置进行解析，通过PXI总线发出给人机界面操作显示模块。

进一步的，通讯控制解析模块通过1553B通讯实现对电路箱的工作状态的控制。

进一步的，电源程控模块包括主控422板卡、程控卡、程控电源；主控422板卡插在PXI主机上，程控卡一端与422接口相连，另外一端与电源仪器相连；上电前测量设备检测，电压并进行初始化检测；

人机界面操作显示模块将测试序列发送至主控422板卡，主控422板卡连接程控卡一起根据接收的测试序列对程控电源进行电压、保护电流及上电时序进行配置；然后根据接收的测试序列中的程控电源配置信息给电源供电，通过矩阵开关将规定的点号接入程控电源。

进一步的，还包括记录仪，通过记录仪离线计量程控电源的电压电流，保证程控电源的工作状态。

进一步的，所述多路采集模块包括万用表和多路选择器卡，万用表通过多路选择器卡与所有采集通路进行连接，或单独直接与采集通路连接；采集通路包括电源程控模块的输出信息、矩阵开关的输出信息、电路箱信息，将结果输出给PXI控制总线。

本发明与现有技术相比的有益效果是：现有平台电路箱测试系统的兼容性的不足，使用PXI总线，通过人机交互界面控制矩阵开关，可进行电源程控模块、多路采集模块、动态回路特性测试模块同时接入平台电路箱测试系统，实现各个模块之间或者模块与电路箱电路进行自由互连操作，并且不同的平台电路箱对应不同的通讯协议解析方法。不但能满足现有平台电路箱的测试需要，并且充分考虑未来产品测试的可扩展性。

本发明克服了原有惯性平台电路箱系统对各个点号手动介入、引发的测试效率低、测试精度受限的不足。以平台的方式，调用相对独立的功能模块来完成测试任务，具有很强的兼容性和扩展性，不但能满足现有电路箱的测试需要，并且充分考虑未来产品的可扩展性。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明的矩阵开关模块结构图；

图3为本发明的动态回路特性测试模块结构图；

图4为本发明的电源程控模块结构图；

图5为本发明的多路采集模块结构图；

图6为本发明的通讯控制解析模块结构图；

图7为本发明的人机界面操作显示模块结构图；

图8为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，基于PXI总线的可扩展式惯性平台电路箱自动化测试系统是建立在PXI总线之上，通过功能明确、性能突出的各个模块之间合理高效的配合构成的。所构成的模块为：动态回路特性测试模块、电源程控模块、多路采集模块、通讯控制解析模块、人机界面操作显示模块。

针对被测产品的多样性，该测试设备首次在PXI总线上使用了矩阵开关控制模块,可进行以下操作：一、电路箱点号接入矩阵开关模块，通过电源程控模块对接入矩阵的电路箱内部单板点号进行进行上电操作，实现多个硬件模块的上电操作，同时通过并行总线指令，连接在PXI总线上的主控422接口对电源进行程控切换操作。二、多路采集模块可以同时用一个万用表对多路信号进行数据采集，可通过万用表得到较高的测试精度。三、动态回路特性测试模块根据接收的测试序列，使惯性平台电路箱内的动态回路板工作在稳定状态下，获取动态回路板的特性作为测试结果通过PXI控制总线发送。另外，针对不同的电路箱型号，采用配置文件的形式，对挂在PXI总线上的1553B模块的协议进行解算，以得到各个型号电路箱对应的控制指令和监测量以实现对电路箱的控制及状态量显示。系统具有通用可靠的系统架构及子功能模块，可在短时间内通过简单的流程编辑即可生成适用于现有产品的测试序列，具有一定的故障诊断能力、数据存储功能、方便使用者的观察操作，数字采集仪器提高了惯性平台电路箱的测试精度，从而确保了测试质量。

如图2所示，矩阵开关模块实现仪器多次复用，由30x8的子矩阵卡与一个模拟背板组成。可以放到18槽的PXI控制主机的机箱中。连接是通过操作X和Y线之间的继电器交叉点来控制单X-Y连接。Y信号是通过模拟背板的子矩阵卡连接，隔离开关断开未使用的Y信号从背板保留带宽和串扰性能。图1是使用了8个30x8的子矩阵卡。

如图3所示，根据测试序列的控制，动态回路特性测试模块包括动态回路分析仪1250、负载、FPGA板卡；

根据测试序列的控制，首先调整动态回路分析仪1250的输出电压，将该输出电压通过送至稳定回路板，然后控制测试主机的FPGA板卡发出控制信号至惯性平台电路箱的稳定回路板；稳定回路板根据接收的输入电压信号，通过负载输出信号，当输入电压与该电压信号一致时，稳定回路板工作在稳定状态；

然后，对动态回路分析仪1250进行扫频频点设置，按照设置的扫频频点采集动态回路板的输入、输出角度的频率和相位，对采集的结果设置成波特图的形式(横坐标为频率，纵坐标为dB)，长时间积分后将输入与输出的比值作为结果输出。

如图4所示，人机界面操作显示模块根据待供电部件的电源接口形式，选择将测试序列发送至主控422板卡，主控422板卡连接程控卡一起根据接收的测试序列对程控电源进行电压、保护电流及上电时序进行配置。然后根据接收的测试序列中的程控电源配置信息给电源供电。通过矩阵开关将规定的点号接入程控电源。在设定的测试流程时间节点通过定时中断的方式接通路程控电源使其连接到矩阵开关。

如图5所示，所述多路采集模块为多路万用表，根据采集配置信息，通过万用表对预设通路的数据进行采集。

所述多路采集模块包括万用表和多路选择器卡，万用表通过多路选择器卡与所有采集通路进行连接；多路选择器卡根据接收的测试序列中的采集配置信息，通过万用表对预设通路的数据进行采集。这里万用表可以是FLUKE8505，Aglient3458A等支持PXI总线驱动库函数的设备。

如图6所示，通讯控制解析模块根据接收的测试序列的通信协议通过1553B给电路箱发出控制指令，使电路箱工作在某一状态下；或配置信息，根据接收到的1553B原始数据，将前31个字节内容转化为平台电路箱相关参数，第32个字节的内容进行校验，校验通过后按照上述设置进行解析，通过PXI总线发出给人机界面操作显示模块。

如图7所示，所述人机界面操作显示模块，可以生成所需要的电路箱测试序列，直接观测到提供用户测试的项目和内容，并对测试流程能够进行选择测试分支；可以设置矩阵配置结果，并将配置结果输出至矩阵开关模块进行测试。系统对电路箱的硬件配置，将测试序列输出至测试系统中相应的模块；动态回路特性测试模块、多路采集模块及根据测试序列可以进行自动测试，从电路箱1553B传出的原始数据可以通过通讯控制解析模块解析后，将测试结果通过PXI控制总线发送至人机界面操作显示模块，解析1553B数据帧含义并显示出来，并在测试结束后以报表的形式呈现出来。

如图8所示，平台电路箱自动化测试系统的一般工作过程为：

以稳定回路动态特性测试为例：

1、初始仪器

检查仪器通信；

仪器初始化：矩阵开关、功率电源N5746A(弹上28V供电)、频响分析仪1250C。

2、进行电路箱上电电源测试

中环1250通电，并按照图1将各个模块与电路箱及电源连接，延时1S；

闭合矩阵开关通道1(N5746A供电)，延时1S；

闭合矩阵开关通道22和190(弹上28V电源)；

通过电源程控设置N5746A保护电压、电流，输出电压并打开输出，延时1S；

4071万用表实测弹上28V电源电压值；

断开矩阵开关通道22和190。

3、动态回路特性测试：

1553B发送启动陀螺马达指令(RT17-SA1-10)；

控制1553B发送闭合稳定回路指令(RT17-SA20-32),延时1S；

控制1553B发送闭合随动回路指令(RT17-SA20-32),延时10S；

PXI-4071测量XOP_A端电压(矩阵开关37行，4列)，测完断开矩阵，延迟1S；

PXI-4071测量YOP_A端电压(矩阵开关38行，4列)，测完断开矩阵，延迟1S；

PXI-4071测量ZOP_A端电压(矩阵开关39行，4列)，测完断开矩阵，延迟1S；

PXI-4071测量Y'OP_A端电压(矩阵开关40行，4列)，测完断开矩阵，延迟1S；

PXI-4071测量YXOP_A端电压(矩阵开关42行，4列)，测完断开矩阵，延迟1S；

PXI-4071测量YYOP_A端电压(矩阵开关43行，4列)，测完断开矩阵，延迟1S；

PXI-4071测量YZOP_A端电压(矩阵开关44行，4列)，测完断开矩阵，延迟1S；

PXI-4071测量YY'OP_A端电压(矩阵开关45行，4列)，测完断开矩阵，延迟1S；

控制1553B发送断开随动回路指令(RT17-SA1-10)；

控制1553B发送断开稳定回路指令(RT17-SA1-10)；

1553B发送断开陀螺马达指令(RT17-SA1-10)；

4、1553监测总线通信测试

1553B读取平台监测量原始值2(RT18-SA21-32),20ms周期，保存18、19、20、21的4个字数值。

5、关闭电源

关闭通道22和190(弹上28V电源)；

断开大功开关通道1。

6、完成测试，生成报表：

DMM4071测量XOP_A输入端电压Measurement(Volts)-0.000001DMM4071测量YOP_A输入端电压Measurement(Volts)0.000022DMM4071测量ZOP_A输入端电压Measurement(Volts)0.000034DMM4071测量YOP_A输入端电压Measurement(Volts)0.000049DMM4071测量YXOP_A输入端电压Measurement(Volts)0.00006DMM4071测量YYOP_A输入端电压Measurement(Volts)0.000064DMM4071测量ZOP_A输入端电压Measurement(Volts)0.000064DMM4071测量YOP_A输入端电压Measurement(Volts)0.0000941553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data0"FC2A,8555,01AD,0000"1553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data1"84B2,8555,0147,0000"1553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data2"F826,8555,01D0,0000"1553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data3"80AE,8555,017A,0000"1553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data4"0936,8555,0114,0000"1553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data5"7DAA,8555,01AD,0000"1553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data6"0532,8555,0147,0000"1553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data7"79A6,8555,01D0,0000"1553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data8"012F,8555,017A,0000"1553B_RT18-SA21-32监测总线通信测试RT Data9"75A3,8555,0103,0000"

7、在上述(1)～(7)的任何过程中通讯控制解析模块实时监控并存储惯性平台的测试运行状态，如若有严重异常发生，人机界面交互模块将进入报警状态、存储当前所有状态数据和操作步骤并等待用户操作。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。