一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备及方法

摘要

本发明属于测试技术领域，特别涉及一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备及方法。一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备，包括机柜、工控计算机、信号调理板、电源控制系统、电子舱背板和上位机，电子舱背板分别和信号调理板、上位机双向电性连接，电源控制系统输出端与电子舱背板电性连接、输入端和外接电源连接，电子舱背板和待测的A/D转换器、DSP1、DSP2双向电性连接，A/D转换器输入端和信号源连接，DSP2的输出端和示波器连接。本发明通过电子舱背板将多组件集中连接，提高了可靠性、安全性及精度，实现了多组件信号交互等功能联调及组件间兼容性测试，简化组件的测试过程，提高了测试效率。

说明书

技术领域

本发明属于测试技术领域，特别涉及一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备及方法。

背景技术

电子舱组件属于自动导引系统，自动导引系统中DSP主要功能包括产生自动导引寻的脉冲信号，经放大后驱动声基阵发射寻的脉冲；对声基阵接收信号进行自动增益放大及A/D变换；对接收的数字信号进行波束形成、目标信号监测、目标参数估计等。电子舱自动导引系统组件的测试包括数字信号处理器和A/D转换器等。digital signal processing,简称DSP,即数字信号处理器。

现有某型电子舱自动导引系统组件的各项功能调试，技术指标独特、性能参数繁多。常规测试采用多根单独线缆连接相关测试仪器和产品组件，无专用测试设备，繁多技术参数的测试需单个组件分别使用测试仪器、工具进行检测和监测，各组件为单独测试，组件的输入信号需进行模拟来实现，无法实时传输数据进行交互，加之各组件间存在一定的兼容性，不能够实现多组件功能联调，且每次通过人工进行插拔操作，不仅测试周期长、工作效率低，同时人工操作可靠性低、出错率高。另外，数字信号处理机信号处理过程中，由于通过现有线缆连接，受线程影响，接收和发送数据的速率及精度有所降低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备及方法，通过背板形成多板连接的方式，实现DSP和A/D转换器等所有技术指标的测试及多组件功能联调，解决现有水下航行器电子舱自动导引系统组件人工测试周期长、效率低、可靠性低及出错率高以及无法实现多组件功能联调等问题。

本发明的技术方案在于：一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备，包括机柜、工控计算机、信号调理板、电源控制系统、电子舱背板和上位机，所述的工控计算机、信号调理板、电源控制系统、电子舱背板、上位机安装在所述机柜内，所述的工控计算机与所述的信号调理板双向电性连接，所述的电子舱背板分别和所述的信号调理板、上位机双向电性连接，所述的电源控制系统输出端与所述的电子舱背板电性连接，所述的电源控制系统输入端和外接电源连接，所述的电子舱背板和待测的A/D转换器、DSP1、DSP2双向电性连接，所述的A/D转换器输入端和信号源连接，所述的DSP2的输出端和示波器连接。

所述的上位机为VG5单板计算机。

所述的机柜包括机柜壳体、支腿，所述的机柜壳体上设有显示器、电源面板、电压面板、信号输出面板、信号输入面板、A/D转换器与DSP1及DSP2安装位、上位机安装位，所述的显示器、信号输出面板、信号输入面板与所述的工控计算机连接，所述电源面板、电压面板与所述的电源控制系统连接。

所述外接电源为220V电源。

所述信号调理板上设有电压跟随电路，所述的电压跟随电路包括输入信号驱动电路和多个运算放大器，所述的运算放大器的输出作为A/D转换器的输入信号。

所述电子舱背板上设有160针连接器，所述的上位机、A/D转换器、DSP1、DSP2与所述电子舱背板通过160针连接器插接连接，所述的A/D转换器上设有FIFO存储器，所述的DSP1上设有RAM1存储器，所述的DSP2上设有RAM2存储器。

所述的上位机通过VME总线与所述的电子舱背板、DSP1、DSP2连接。

一种用于电子舱自动导引系统组件的测试方法，使用如上所述任意一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备，包括如下步骤：

S1：测试准备，安装测试组件；

将A/D转换器、DSP1及DSP2安装至所述A/D转换器、DSP1及DSP2安装位内，将VG5单板计算机安装至VG5单板计算机安装位内，启动测试设备电源；

S2：打开电源面板电源开关，开始进行组件测试；

工控计算机运行后，首先定义通讯数据结构，然后通过网口按定义的数据格式发送测试命令数据，VG5单板计算机通过以太网接收工控计算机的测试命令并解析数据，然后将测试命令通过VME总线发到DSP1、DSP2及A/D转换器测试单元并启动以上组件的测试，测试完成后将测试结果反馈给VG5单板计算机并进行显示，具体包括：

S21:A/D转换器测试；

将信号源连接至信号输入面板,通过显示器的A/D转换器测试界面中的精度测试得到A/D转换器精度值，然后对各通道进行测试，测试中自主选择各通道，界面显示相应通道测试结果；

S22：DSP1及DSP2测试；

将DSP1及DSP2同时进行测试，将示波器连接至信号输出面板，通过显示器的DSP1与DSP2测试界面对各参数进行测试；测试时自主选择AGC码、“使能状态”选项调节，示波器实时显示监测参数波形；

S3：完成各相关组件的测试工作后，断开测试设备电源，关闭工控计算机，并将测试组件从机柜壳体中拆下。

所述S21:A/D转换器测试中，A/D转换器在一个采样周期内，对36路模拟信号同时进行采样保持，通过多路开关分时打开每一路采样保持信号，进行A/D转换，并将转换后结果存储到本地的FIFO存储器中，数据存储完毕后向DSP1发出中断信号，通知DSP1读取FIFO存储器中的数据；当DSP1读取完FIFO存储器中的数据后，A/D转换器进入下一个A/D转换周期；DSP1通过使能信号，控制A/D转换器的A/D转换和停止；当A/D转换器使能信号有效时，A/D转换器应正确进行A/D转换，并向DSP1发送中断信号；当使能信号无效时，A/D转换器停止A/D转换工作。

所述S22：DSP1及DSP2测试中，由DSP1使用3组不同的随机数，每次向RAM1存储器正向写入1组随机数，DSP2从RAM1存储器反向读出这组随机数，每组随机数各进行20次读写测试，要求DSP1写入RAM1存储器的数据与DSP2读出RAM1存储器的数据全部一致；由DSP2使用3组不同的随机数，每次向RAM2存储器反向写入1组随机数，由DSP1从RAM2存储器正向读出这组随机数，每组随机数各进行20次读写测试，要求DSP2写入RAM2存储器的数据与DSP1读出RAM2存储器的数据全部一致。

本发明的技术效果在于：1、本发明测试设备整体结构采用一体化机柜设计，结构紧凑、安全可靠；柜体上设计有控制面板，可提供测试所需输入信号，直观显示测试过程相关信号状态；2、本发明通过电子舱背板将多组件集中连接，提高了可靠性、安全性及精度，实现了多组件信号交互等功能联调及组件间兼容性测试，简化组件的测试过程，提高了测试效率。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本发明一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备连接示意图。

图2为本发明一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备机柜示意图。

图3为本发明一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备A/D转换器测试界面示意图。

图4为本发明一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备DSP1与DSP2测试界面示意图。

图5为本发明一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备信号调理板原理图。

图6为本发明一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备VG5上位机工作流程图。

附图标记：1-显示器，2-电源面板，3-电压面板，4-信号输出面板，5-信号输入面板，6-A/D转换器与DSP1及DSP2安装位，7-VG5单板计算机安装位，8-机柜，9-支腿。

具体实施方式

实施例1

为了克服现有电子舱自动导引系统组件测试过程中各组件单独测试、测试周期长、工作效率低问题，本发明提供了如图1所示一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备，本发明通过电子舱背板将多组件集中连接，提高了可靠性、安全性及精度，实现了多组件信号交互等功能联调及组件间兼容性测试，简化组件的测试过程，提高了测试效率。

如图1所示，一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备，包括机柜、工控计算机、信号调理板、电源控制系统、电子舱背板和上位机，所述的工控计算机、信号调理板、电源控制系统、电子舱背板、上位机安装在所述机柜内，所述的工控计算机与所述的信号调理板双向电性连接，所述的电子舱背板分别和所述的信号调理板、上位机双向电性连接，所述的电源控制系统输出端与所述的电子舱背板电性连接，所述的电源控制系统输入端和外接电源连接，所述的电子舱背板和待测的A/D转换器、DSP1、DSP2双向电性连接，所述的A/D转换器输入端和信号源连接，所述的DSP2的输出端和示波器连接。

本发明通过电子舱背板将多组件集中连接，提高了可靠性、安全性及精度，实现了多组件信号交互等功能联调及组件间兼容性测试，简化组件的测试过程，提高了测试效率。

实施例2

如图2所示，优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述的上位机为VG5单板计算机。所述的机柜包括机柜壳体8、支腿9，所述的机柜壳体8上设有显示器1、电源面板2、电压面板3、信号输出面板4、信号输入面板5、A/D转换器与DSP1及DSP2安装位6、上位机安装位7，所述的显示器1、信号输出面板4、信号输入面板5与所述的工控计算机连接，所述电源面板2、电压面板3与所述的电源控制系统连接。

实际使用时，测试设备整体结构采用一体化机柜设计，结构紧凑、安全可靠；柜体上设计有电源面板2、电压面板3、信号输出面板4、信号输入面板，可提供测试所需输入信号，直观显示测试过程相关信号状态；

优选的，所述外接电源为220V电源。

实际使用时，所述外接电源为220V电源，使用方便，无需电源转换。

如图5所示，优选的，所述信号调理板上设有电压跟随电路，所述的电压跟随电路包括输入信号驱动电路和多个运算放大器，所述的运算放大器的输出作为A/D转换器的输入信号。

实际使用时，输入信号由信号源产生，驱动电路保证了电压跟随电路有足够的驱动能力，保证输入信号不失真，运算放大器保证在测试过程中加载到A/D转换器的信号无衰减、无失真。

优选的，所述电子舱背板上设有160针连接器，所述的上位机、A/D转换器、DSP1、DSP2与所述电子舱背板通过160针连接器插接连接，所述的A/D转换器上设有FIFO存储器，所述的DSP1上设有RAM1存储器，所述的DSP2上设有RAM2存储器。

实际使用时，所述电子舱背板上设有160针连接器，所述的上位机、A/D转换器、DSP1、DSP2与所述电子舱背板通过160针连接器插接连接。改变了现有测试的测试组件分别通过单独线缆进行测试，集成度、可靠性、安全性及正确率均较低，现采用电子舱背板，将几种组件及VG5单板计算机进行集中连接，减少了多根线缆的繁复连接和线程对数据处理的影响，实现了多组件间的信号发送与接收的交互等功能联调。同时，背板上采用160针连接器，大大保证了组件连接的可靠性，其防插错功能也降低了组件连接过程中的出错风险，安全性大大提高。

优选的，所述的上位机通过VME总线与所述的电子舱背板、DSP1、DSP2连接。

实际使用时，上位机用于模拟CPU，采用VME总线通过电子舱背板与DSP1、DSP2连接，接收工控计算机发出的测试指令，并测试指令通过VME总线发到对应的DSP芯片中，运行在VxWorks嵌入式实时操作系统下的工控计算机上，能完成组件硬件测试的实时显示控制。

实施例3

一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备的使用方法，使用上述任意一种用于电子舱自动导引系统组件的测试设备，具体步骤包括：

S1：测试准备，安装测试组件；

将A/D转换器、DSP1及DSP2安装至所述A/D转换器、DSP1及DSP2安装位6内，将VG5单板计算机安装至VG5单板计算机安装位7内，启动测试设备电源；

S2：打开电源面板2电源开关，开始进行组件测试；

如图6所示，工控计算机运行后，首先定义通讯数据结构，然后通过网口按定义的数据格式发送测试命令数据，VG5单板计算机通过以太网接收工控计算机的测试命令并解析数据，然后将测试命令通过VME总线发到DSP1、DSP2及A/D转换器测试单元并启动以上组件的测试，测试完成后将测试结果反馈给VG5单板计算机并进行显示，具体包括：

S21:A/D转换器测试；

如图3所示，将信号源连接至信号输入面板5,通过显示器1的A/D转换器测试界面中的精度测试得到A/D转换器精度值，然后对各通道进行测试，测试中自主选择各通道，界面显示相应通道测试结果；

S22：DSP1及DSP2测试；

如图4所示，将DSP1及DSP2同时进行测试，将示波器连接至信号输出面板4，通过显示器1的DSP1与DSP2测试界面对各参数进行测试；测试时自主选择AGC码、“使能状态”选项调节，示波器实时显示监测参数波形；

S3：完成各相关组件的测试工作后，断开测试设备电源，关闭工控计算机，并将测试组件从机柜壳体8中拆下。

所述S21:A/D转换器测试中，A/D转换器在一个采样周期内，对36路模拟信号同时进行采样保持，通过多路开关分时打开每一路采样保持信号，进行A/D转换，并将转换后结果存储到本地的FIFO存储器中，数据存储完毕后向DSP1发出中断信号，通知DSP1读取FIFO存储器中的数据；当DSP1读取完FIFO存储器中的数据后，A/D转换器进入下一个A/D转换周期；DSP1通过使能信号，控制A/D转换器的A/D转换和停止；当A/D转换器使能信号有效时，A/D转换器应正确进行A/D转换，并向DSP1发送中断信号；当使能信号无效时，A/D转换器停止A/D转换工作。

所述S22：DSP1及DSP2测试中，由DSP1使用3组不同的随机数，每次向RAM1存储器正向写入1组随机数，DSP2从RAM1存储器反向读出这组随机数，每组随机数各进行20次读写测试，要求DSP1写入RAM1存储器的数据与DSP2读出RAM1存储器的数据全部一致；由DSP2使用3组不同的随机数，每次向RAM2存储器反向写入1组随机数，由DSP1从RAM2存储器正向读出这组随机数，每组随机数各进行20次读写测试，要求DSP2写入RAM2存储器的数据与DSP1读出RAM2存储器的数据全部一致。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。