一种惯导启动情况的全自动测试及控制方法

摘要

本发明涉及一种惯导启动情况的全自动测试及控制方法，包括以下步骤：步骤1、设置可编程电源工作模式为被测惯导供电；步骤2、制定被测惯导和监控惯导间启动状态监控协议，并开发被测惯导软件，由被测惯导向监控惯导发送协议；步骤3、开发监控惯导软件，由监控惯导持续开机，并根据被测设备发送的协议从而确定被测惯导的启动情况，并将该被测惯导的启动情况发送至显控软件；步骤4、开发显控软件，接收监控惯导监控的被测惯导启动情况。本发明能够全自动不断重复的测试惯导是否启动成功的同时，还能够利用软件通讯逻辑控制和芯片的复位技术实现芯片的外部启动救援，实现捷联惯导用DSP和FPGA芯片的成功启动。

说明书

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，涉及一种惯导启动策略及惯导解算软件用DSP和FPGA启动控制策略，尤其是一种惯导启动情况的全自动测试及控制方法。

背景技术

捷联惯导常用硬件组合为DSP和FPGA，其中DSP为原理方案解算及通讯控制软件载体，FPGA为陀螺和加速度计等惯性脉冲采集载体。DSP和FPGA线路板为成熟技术，会由于线路设计的技术水平不同而略有不同，极少数情况下(高温、低温、低气压等)会出现启动失败的情况，但在实际工程试验中如-40℃或+60℃等相对极端的情况下，偶发会出现由于电容、电阻及其它线路芯片温度特性变化导致芯片启动失败的情况，这就导致了捷联惯导启动失败，所以DSP和FPGA是否能够上电启动成功关乎到捷联惯导的可靠性、用户体验的好坏乃至是否能够保住重要试验的资格。特别是在惯导设备硬件已经定型不能改动或时间节点极为紧急的情况下，组织人力去排查问题或重新设计线路板并不是理想的选择，而在软件方面修缮硬件BUG就显得极为重要。

TMS320C6748DSP因其强大的计算能力、丰富的接口和较低的功耗，使其在捷联惯导领域中原理方案解算软件中得到了广泛的应用。DSP芯片具有复位管脚，当复位管脚收到低电平时，DSP芯片会进入复位模式，从而进行重新引导初始化芯片，引导程序会二次引导加载用户工作程序到内部RAM空间，进而正常运行用户软件逻辑，此种情况视为DSP启动成功。当外部复位信号有毛刺或信号波形不标准时会导致DSP芯片复位失败，从而DSP不能完成正常引导加载用户程序到RAM空间中运行，此情况视为DSP启动失败。

XilinxSpartan-6FPGA因其具有低成本、低功耗的特点使其在捷联惯导领域采集惯性元件脉冲中得到了极大的应用。FPGA芯片具有PROGRAM管脚，当该管脚收到由低变高电平时，FPGA芯片会重新引导初始化芯片。FPGA芯片上电初始化工作正常后会启动复位信号去复位DSP芯片，此种情况视为FPGA启动成功。当FPGA由于芯片个体问题或软件编写问题等因素导致初始化失败，不能正常的初始化引导软件情况时，此种情况视为FPGA启动失败。但由于FPGA内部软件为并行运行逻辑，其复位DSP信号仍然会按逻辑正常发送复位DSP信号。

正常线路板设计和软件设计时FPGA会给DSP发送复位信号，从而使DSP软件能够正常引导，完成启动过程，此操作为行业内常见操作手段，为常规操作。然而在实际工程中，由于各种原因，实际上存在FPGA芯片未启动成功或DSP芯片未启动成功的情况。

DSP或FPGA芯片启动成功定义为芯片上电后完成自身初始化操作并完成引导用户软件到RAM空间并正确运行，否则定义为芯片启动失败。

而现有的惯导的DSP或FPGA芯片启动情况的测试及控制方法仍存在如下缺陷：DSP或FPGA芯片均为开环启动方式，无闭环监控是否启动成功的问题，会导致芯片启动一次后如果未启动成功，则芯片处于未工作状态，无法完成信号处理、数据处理的功能。而本发明采用的闭环监控芯片是否启动成功方法能够从本质上避免芯片未启动成功的情况，即DSP和FPGA互相外部救援，互相确定对方的启动状态。

经检索，未发现与本发明相同或相似的现有技术的专利文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种惯导启动情况的全自动测试及控制方法，能够全自动不断重复的测试惯导是否启动成功的同时还能够提高捷联惯导用DSP和FPGA启动成功率。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种惯导启动情况的全自动测试方法，包括以下步骤：

步骤1、设置可编程电源工作模式为被测惯导供电；

步骤2、制定被测惯导和监控惯导间启动状态监控协议，并开发被测惯导软件，由被测惯导向监控惯导发送协议；

步骤3、开发监控惯导软件，由监控惯导持续开机，并根据被测设备发送的协议从而确定被测惯导的启动情况，并将该被测惯导的启动情况发送至显控软件；

步骤4、开发显控软件，接收监控惯导监控的被测惯导启动情况。

而且，所述步骤1的具体方法为：设置可编程电源工作模式为循环模式，2分钟定时开启、2分钟定时关闭；

而且，所述步骤2的具体方法为：

采用RS422串口通讯，115200bps,8位数据位，1位停止位，无校验。当被测惯导启动成功处于正常工作状态时，其以2Hz频率向监控惯导发送十六进制协议报文7E7E0101BF。

而且，所述步骤3的具体方法为：

监控惯导软件内设状态计数器iCntStart，该计数器一直处于1Hz累加状态，但若接收到被测惯导发送的7E7E0101BF报文则该计数器清零；监控惯导的状态计数器iCntStart监控内容以1Hz频率发送给显控软件；协议为55AAXXXXXXXX累加校验和BF，其中字节XXXXXXXX为iCntStart数值。

而且，所述步骤4的具体方法为：

显控软件接收55AAXXXXXXXX累加校验和BF报文，还原iCntStart数值，然后以1Hz频率曲线显示该数值。

一种惯导启动情况的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、被测惯导设备上电电源控制芯片正常工作；

步骤2、FPGA芯片上电工作并实时检测DSP启动情况；

步骤3、DSP芯片上电工作并实时检测FPGA启动情况。

而且，所述步骤1的具体步骤包括：

惯导设备上电，电源控制芯片上电工作；

电源控制芯片XXX，分时控制XYZ方向的惯性元件陀螺分别上电；

分时控制XYZ方向的惯性元件加速度计分别上电；

分时控制线路板上电。

而且，所述步骤2的具体步骤包括：

FPGA芯片上电工作；

FPGA软件往指定地址0x62000100写0x1234，通知DSP软件FPGA引导启动成功；并在上电5秒到10秒内实时检测指定地址0X62000200数据内容是否为0x1234；若数据内容不为0x1234则置DSP复位引脚低电平，强制复位DSP，使DSP芯片重新引导。

而且，所述步骤3的具体步骤包括：

DSP芯片上电工作；

DSP软件往指定地址0x62000200写0x1234，通知FPGA软件DSP引导启动成功；并在上电5秒到10秒内实时检测指定地址0x62000100数据内容是否为0x1234；若数据内容不为0x1234则置PROGRAM引脚低电平，强制复位FPGA，使FPGA芯片重新引导。

本发明的优点和有益效果：

1、本发明提出一种惯导启动情况的全自动测试及控制方法，能够全自动不断重复的测试惯导是否启动成功的同时，还能够利用软件通讯逻辑控制和芯片的复位技术实现芯片的外部启动救援，实现捷联惯导用DSP和FPGA芯片的成功启动，进而提高捷联惯导用DSP和FPGA启动成功率。

2、本发明利用可编程定时启动/关闭电源、两套惯导设备以及自定义协议，提出一种无人值守的全自动惯导启动是否成功的测试方法。其中，一套惯导设备为被测设备，外接可编程电源，该惯导设备启动状态与电源启动理论上是一致的，另一套惯导设备定义为监控设备，一直处于开机状态，根据被测设备发送的协议从而确定被测设备的启动情况。本发明提高捷联惯导的启动可靠性。

3、本发明提出了启动失败时的控制策略，进而全面提高了捷联惯导用DSP和FPGA启动可靠性。本发明利用DSP和FPGA芯片具有复位功能(型号为TI TMS320C6748和XilinxSpartan-6)，在其上电启动期间人为在软件中增加上电是否启动成功标志写在约定地址空间中，然后利用软件实时检测技术，若对方芯片启动失败未写启动成功标志，则发送复位信号使对方芯片复位重新初始化引导，以达到芯片的外部启动救援的目的，从而达到DSP和FPGA都启动成功，正确引导用户软件的目的，各自软件都加载到RAM空间中正常运行用户软件。

附图说明

图1为本发明的测试逻辑环境示意图；

图2为本发明的被测惯导所有启动都启动成功的情况的理论分析图；

图3为本发明的被测惯导有一次启动不成功的情况的理论分析图；

图4为本发明的被测惯导启动失败时被复位拯救的情况的理论分析图。

具体实施方式

一种惯导启动情况的全自动测试方法，该方法在不修改硬件的情况下，通过增加软件逻辑，可实现互相监控启动是否成功的情况。包括以下步骤：

步骤1、设置可编程电源工作模式为被测惯导供电；

所述步骤1的具体方法为：设置可编程电源工作模式为循环模式，2分钟定时开启、2分钟定时关闭；

步骤2、制定被测惯导和监控惯导间启动状态监控协议，并开发被测惯导软件；由被测惯导向监控惯导发送协议；该协议可人为制定，按下述具体方法为例：

所述步骤2的具体方法为：

采用RS422串口通讯，115200bps,8位数据位，1位停止位，无校验。当被测惯导启动成功处于正常工作状态时，其以2Hz频率向监控惯导发送十六进制协议报文7E7E0101BF。

步骤3、开发监控惯导软件，该监控惯导软件为惯导本身使用的调试软件，只需要有启动成功后能够看到数据即可，其画曲线功能可使用VS2010techart插件通过add函数添加数据，由监控惯导持续开机，并根据被测设备发送的协议从而确定被测惯导的启动情况，并将该被测惯导的启动情况发送至显控软件；

所述步骤3的具体方法为：

监控惯导软件内设状态计数器iCntStart，该计数器一直处于1Hz累加状态，但若接收到被测惯导发送的7E7E0101BF报文则该计数器清零；监控惯导的状态计数器iCntStart监控内容以1Hz频率发送给显控软件；协议为55AAXXXXXXXX累加校验和BF，其中字节XXXXXXXX为iCntStart数值。

步骤4、开发显控软件，同步骤3一致，使用VS2010编写MFC界面显示功能，接收监控惯导监控的被测惯导启动情况。

所述步骤4的具体方法为：

显控软件接收55AAXXXXXXXX累加校验和BF报文，还原iCntStart数值，然后以1Hz频率曲线显示该数值。

在本实施例中，所搭建测试环境，如图1所示。

根据搭建测试环境后，开始测试，测试12小时后数据分析。

若被测惯导所有启动都成功时：状态计数器iCntStart的数值曲线应为规律的方波，横坐标单位为秒，如图2所示：

若被测惯导有启动失败的情况时：状态计数器iCntStart的数值曲线为不规则的方波，横坐标单位为秒，如图3所示：

通过12小时长时间测试，查看显控软件的数据曲线即可实时查看出被测惯导是否存在启动失败的情况和发生的频次概率。如图3显示的为第360秒到480秒惯导启动失败一次。

在本实施例中，下面对为什么使用监控惯导而不使用显控软件直接监控启动情况进行说明：

由于显控软件一般运行于Windows操作系统，使用MFC开发显控软件，由于其属于非实时操作系统，其定时精度较差，不能准确反应出被测惯导真实启动情况，特别是在采取解决方法后，更是由于监测时间较长，MFC使用的画图插件过多占用系统资源，使其定时器效果变得差很多，不能准确观察到被测惯导启动失败的情况下花费多长时间才被拯救成功。而使用同类型惯导进行监控，其时间精度可靠，而且使用同类型惯导较为方便易用。

在本实施例中，实测该型惯导12小时完成180次启动测试，存在2次启动失败的情况，为小概率事件，但在实际工程中应保证为0失败。

一种惯导启动情况的控制方法，包括以下步骤：

步骤1、被测惯导设备上电电源控制芯片正常工作；

所述步骤1的具体步骤包括：

惯导设备上电，电源控制芯片上电工作；

电源控制芯片XXX，分时控制XYZ方向的惯性元件陀螺分别上电；

分时控制XYZ方向的惯性元件加速度计分别上电；

分时控制线路板上电。

步骤2、FPGA芯片上电工作并实时检测DSP启动情况；

所述步骤2的具体步骤包括：

FPGA芯片上电工作；

FPGA软件往指定地址0x62000100写0x1234，通知DSP软件FPGA引导启动成功；并在上电5秒到10秒内实时检测指定地址0X62000200数据内容是否为0x1234；若数据内容不为0x1234则置DSP复位引脚低电平，强制复位DSP，使DSP芯片重新引导。

步骤3、DSP芯片上电工作并实时检测FPGA启动情况；

所述步骤3的具体步骤包括：

1)DSP芯片上电工作；

2)DSP软件往指定地址0x62000200写0x1234，通知FPGA软件DSP引导启动成功；并在上电5秒到10秒内实时检测指定地址0x62000100数据内容是否为0x1234；若数据内容不为0x1234则置PROGRAM引脚低电平，强制复位FPGA，使FPGA芯片重新引导。

在本实施例中，基于搭建的测试环境，开始测试，测试12小时后数据分析。

若被测惯导有启动失败的情况时：状态计数器iCntStart的数值曲线为不规则的方波，但使用提出的解决方案后有拯救过程曲线，横坐标单位为秒，如图4所示。

被测惯有一次启动不成功的情况，在360秒到362秒间通过DSP和FPGA的互相复位拯救后被测惯导启动成功，耗时2秒钟。

在本实施例中，惯导启动情况的控制方法使用上述全自动测试惯导启动情况方法搭建测试环境。

在本实施例中，该解决方案中复位次数最多为5次，超过5次后不再拯救，应排查硬件和软件中是否存在BUG。另外，FPGA和DSP软件中写0x1234的地址为本专利使用专用地址，在FPGA和DSP软件中不应被其它逻辑占用。选择上电5～10秒过程进行拯救是因为该时间段多为上电首次引导完成，10秒以后拯救才成功的话，说明硬件或软件存在BUG，应该对其进行核查，否则容易掩盖惯导存在的BUG。

本发明针对实际工程出现的问题及发明内容，设计并搭建了实测环境，验证了发明内容的有效性，可以帮助遇到同样问题的工程简单快速的解决此类问题，提高捷联惯导的启动可靠性。

需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。