基于1553B 總線的多通道測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

張鵬翼

（中航航空電子有限公司，北京 100086）

我國(guó)使用控制器產(chǎn)品的數(shù)量逐漸增加，對(duì)產(chǎn)品展開(kāi)驗(yàn)收試驗(yàn)會(huì)耗費(fèi)大量的精力和成本，通過(guò)使用先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)，讓驗(yàn)收試驗(yàn)效率大大提高，有效地降低成本精力，提高企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率。以往的測(cè)試系統(tǒng)不僅操作復(fù)雜，還需要讓操作人員參與到試驗(yàn)中驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此需要積極展開(kāi)多通道測(cè)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，優(yōu)化測(cè)控效率，減少測(cè)控耗費(fèi)的時(shí)間和精力。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文探究的是四通道測(cè)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，這種結(jié)構(gòu)能夠代替信號(hào)發(fā)生器以及信號(hào)示波器，可以提供模擬輸出以及采集的功能，縮短四臺(tái)控制器試驗(yàn)使用的時(shí)間。系統(tǒng)在數(shù)據(jù)總線標(biāo)準(zhǔn)之上，使用BC-RT 模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇1553B 板卡以及被測(cè)產(chǎn)品匹配板卡。在I/O 板卡上要有豐富的I/O 接口，本研究使用了使用AECCAN-PCI-2型號(hào)的板卡。在1553B 總線上使用了BUSA、BUSB 兩種總線通信方式，實(shí)現(xiàn)了BC 和RT 通信。被測(cè)產(chǎn)品屬于三余度設(shè)計(jì)，使得單臺(tái)產(chǎn)品能夠具備控制器獨(dú)立通信功能，在測(cè)控箱中配置了隔離調(diào)理信號(hào)單元。工控機(jī)能夠控制I/O 板卡上的開(kāi)關(guān)，使得相應(yīng)的自控制器可以完成1553B 總線電纜的通暢。多通道測(cè)控系統(tǒng)利用板卡對(duì)被測(cè)產(chǎn)品以及工控機(jī)進(jìn)行模擬通信，模擬板卡為BST33102型號(hào)產(chǎn)品[1]。將模擬板卡和被測(cè)產(chǎn)品DA、+15V 以及+9V 相連接，板卡可以自動(dòng)采集。但是板卡能夠采集的范圍只限定在-10V～+10V 之間，因此要對(duì)15V 電壓進(jìn)行分壓，使用兩個(gè)50K 電阻實(shí)現(xiàn)分壓平均化。測(cè)試系統(tǒng)最多可以支持四臺(tái)產(chǎn)品同時(shí)測(cè)試，在工控機(jī)內(nèi)部的板卡可以利用B5電纜和測(cè)控箱相連接，在測(cè)控箱中使用電纜提供電能，利用模擬電纜和被測(cè)產(chǎn)品通過(guò)模擬信號(hào)進(jìn)行通信。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 軟件結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)多通道測(cè)控系統(tǒng)軟件的過(guò)程中，主要以VisualStoudio為主，運(yùn)用C#語(yǔ)言完成相關(guān)的設(shè)計(jì)工作。就測(cè)控系統(tǒng)的功能來(lái)說(shuō)，主要包含三方面：一是結(jié)合用戶的具體設(shè)定，基于1553B 總線與選定的產(chǎn)品進(jìn)行通信；二是結(jié)合用戶的選定，與產(chǎn)品進(jìn)行模擬通信；二是對(duì)接受信息進(jìn)行零偏、擬合、線性度、濾波處理。在這一基礎(chǔ)上，便能夠確定測(cè)通系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，即人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)、后臺(tái)軟件三部分。其中，人機(jī)交互為用戶提供一個(gè)試驗(yàn)的入口，將數(shù)據(jù)以直觀的形式展現(xiàn)出來(lái)；后臺(tái)軟件分為不同的模塊，數(shù)據(jù)處理、AD 采集與DA 輸出、顯示與保存、發(fā)送與接受模塊；數(shù)據(jù)庫(kù)主要就是對(duì)數(shù)據(jù)的存入、處理，并確定文件的路徑、格式等。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

在設(shè)計(jì)測(cè)控系統(tǒng)軟件時(shí)，需要解決的問(wèn)題是DAQ 數(shù)據(jù)、1553B 數(shù)據(jù)的同步顯示。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采用設(shè)置板卡的方式，控制好硬件采集數(shù)據(jù)的誤差，在測(cè)試1553B 時(shí)使用f 表示其自身的頻率，并以此來(lái)設(shè)置測(cè)試系統(tǒng)的頻率。以1553B 協(xié)議為前提的模式結(jié)構(gòu)（BC-RF），其中BC 是接受信息、發(fā)送信息的依據(jù)與前提，所以1553B 的實(shí)際通信頻率也應(yīng)該設(shè)置f。另外，1553B、DA 之間在通信質(zhì)量、輸出指令方面是相同，所以DA的設(shè)置應(yīng)該等同于1553B 卡板，其頻率為f，輸出的方式為中斷連續(xù)輸出。而系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)讀取，因?yàn)椴捎枚〞r(shí)中斷的模式，就需要將其頻率設(shè)置為4f，通過(guò)這樣的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中軟件的設(shè)計(jì)目的。

3 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

3.1 測(cè)試流程

首先，使用傳統(tǒng)的測(cè)試方式對(duì)DA 性能、AD 性能進(jìn)行測(cè)試，做好各項(xiàng)數(shù)據(jù)、參數(shù)的分析與記錄。由于傳統(tǒng)的測(cè)試方式較為復(fù)雜，受篇幅的限制，本文不對(duì)其進(jìn)行描述。其次，為了保證測(cè)試結(jié)果的精準(zhǔn)性，需要以1553B 總線為基礎(chǔ)，采用多通道測(cè)控系統(tǒng)的方式，對(duì)DA 性能、AD 性能進(jìn)行測(cè)試。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行通電處理以后，將DA 性能、AD 性能的測(cè)試頻率調(diào)節(jié)至100Hz，共計(jì)需要進(jìn)行1分鐘的測(cè)試。做好準(zhǔn)備工作以后，工作人員點(diǎn)擊“開(kāi)始測(cè)試”按鈕，便可以對(duì)波形進(jìn)行詳細(xì)的關(guān)系，分析DA 性能、AD 性能。

3.2 預(yù)期成本

采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行測(cè)試工作，因?yàn)檎w的步驟、工序較多，所以需要消耗更多的時(shí)間成本。而在這一過(guò)程中，還會(huì)產(chǎn)生很多隱性的經(jīng)濟(jì)成本，如果電費(fèi)、人工費(fèi)、場(chǎng)地費(fèi)等，基本上都是按時(shí)間進(jìn)行計(jì)算的，所以傳統(tǒng)的測(cè)試方式還會(huì)產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)成本。相比之下，基于1553B 總線的多通道測(cè)控系統(tǒng)方式，其步驟簡(jiǎn)單（上文以提及），所以不會(huì)消耗大量的時(shí)間，同理測(cè)試過(guò)程中的隱性經(jīng)濟(jì)成本也會(huì)降低[2]。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算、分析、比較可以發(fā)現(xiàn)，基于1553B 總線的多通道測(cè)控系統(tǒng)的方式，其所需要的成本僅僅是傳統(tǒng)測(cè)試方式的1/4，具有更強(qiáng)的時(shí)效性、經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文基于1553B 總線研究了多通道測(cè)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，使用該系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品驗(yàn)收，可以讓驗(yàn)收時(shí)間得到最大化縮短，提升試驗(yàn)驗(yàn)收的效率，更有利于縮減人工成本。在研發(fā)系統(tǒng)過(guò)程中，需要加強(qiáng)處理濾波，讓測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確的反饋產(chǎn)品特性，提高電纜的抗干擾能力。