基于標(biāo)準(zhǔn)總線的航電系統(tǒng)測試與維護(hù)策略探討

肖紅玉

（中國航空工業(yè)集團(tuán)公司上海航空測控技術(shù)研究所，上海 201600）

以標(biāo)準(zhǔn)測試總線為基礎(chǔ)的新型通用航空電子測試管理系統(tǒng)應(yīng)具有系統(tǒng)通用性、集成性、可擴(kuò)展性強(qiáng)的三個特點(diǎn)，對航空電子系統(tǒng)測試設(shè)備上的測試應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義，也有利于提高測試生產(chǎn)率、測試系統(tǒng)性能以及技術(shù)指標(biāo)。

在分析常用航電總線異同點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過研究基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的航電總線信號測試和分析的方法，很好地解扶了航電在不同級別測試中的兼容性問題。

1 通用測試技術(shù)硬件體系結(jié)構(gòu)

為了充分實(shí)現(xiàn)國際通用工業(yè)測試管理系統(tǒng)技術(shù)的通用智能、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)原則，在測試系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)中，使用國際標(biāo)準(zhǔn)接口總線的測試設(shè)備將模塊化組成的通用測試系統(tǒng)資源和網(wǎng)絡(luò)接口用作適配器。執(zhí)行測試時，根據(jù)不同的測試硬件設(shè)備類型，只需選擇適合系統(tǒng)的硬件接口或適配器，即可輕松地重新配置軟件測試處理系統(tǒng)的配置硬件。完成系統(tǒng)中相應(yīng)的硬件測試處理任務(wù)。航空電子系統(tǒng)硬件一般活動測試控制系統(tǒng)主要硬件由機(jī)箱、工業(yè)計(jì)算機(jī)、程序控制和電源控制系統(tǒng)、一般活動測試系統(tǒng)接口和活動接口、活動適配器等組成。

2 通用測試技術(shù)軟件體系結(jié)構(gòu)

2.1 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件平臺是新的windows 2000操作系統(tǒng)，用于開發(fā)軟件的工具都是用新的軟件平臺和語言編程的。根據(jù)任務(wù)管理要求，通用云檢測系統(tǒng)管理軟件可以提供用戶系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理、測試、系統(tǒng)功能擴(kuò)展和專家系統(tǒng)診斷、通信過程控制、數(shù)據(jù)實(shí)時顯示、打印、在線用戶幫助等應(yīng)用程序功能。還提供用戶系統(tǒng)開發(fā)、調(diào)試和安裝維護(hù)系統(tǒng)測試應(yīng)用程序等其他應(yīng)用程序功能。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用程序功能和組件

系統(tǒng)管理應(yīng)用程序通過集成和配置系統(tǒng)管理應(yīng)用程序和每個測試設(shè)備及其系統(tǒng)測試管理器，以及配置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口測試適配器和相應(yīng)的測試程序來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測試管理功能。其中，測試系統(tǒng)管理應(yīng)用程序門戶是調(diào)用各系統(tǒng)測試軟件程序的主要門戶，包括測試人類交互界面管理測試應(yīng)用程序集成庫管理、測試程序數(shù)據(jù)庫集管理和測試用戶體驗(yàn)管理等。

2.3 虛擬機(jī)管理程序

虛擬機(jī)管理程序人機(jī)界面由以下元素組成：

（1）單擊“關(guān)閉注冊登錄窗口”每次開始運(yùn)行程序時，都會自動顯示注冊登錄窗口。只有輸入正確的密碼注冊登錄用戶名和注冊登陸帳戶密碼才能登錄。

（2）主菜單和實(shí)用程序選項(xiàng)欄主要包含選擇/終止正在運(yùn)行的應(yīng)用程序和測試應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)資源管理的功能。

（3）支持用戶登錄管理等測試功能的新選項(xiàng)通用自動測試操作程序界面3360支持功能包括手動選擇測試項(xiàng)目、啟動/停止自動測試、顯示所有測試操作過程和測量數(shù)據(jù)。

2.4 測試程序管理

測試程序管理包括以下功能：

（1）系統(tǒng)管理測試通用程序測試管理系統(tǒng)中需要配置的各種測試應(yīng)用程序在測試系統(tǒng)的應(yīng)用程序中，以程序列表的形式顯示在人機(jī)交互界面中。

（2）運(yùn)行負(fù)載選擇測試程序。

（3）與其他測試應(yīng)用程序交互，傳輸信息，傳遞過程控制，分析測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.5 數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)打印管理程序?qū)崿F(xiàn)了測量系統(tǒng)自動化檢測、測量數(shù)據(jù)驗(yàn)證、多種產(chǎn)品質(zhì)量測試、數(shù)據(jù)管理顯示、數(shù)據(jù)管理打印等多種功能。大部分是系統(tǒng)數(shù)據(jù)打印存儲、數(shù)據(jù)打印查詢地圖顯示等兩種。

（1）測試數(shù)據(jù)庫的存儲庫：測試數(shù)據(jù)庫的存檔管理功能由手動測試程序自動執(zhí)行。每個手動測試設(shè)備程序?qū)y試設(shè)備產(chǎn)品名稱、編號、測試運(yùn)行時間、操作員等相關(guān)測試設(shè)備信息和相關(guān)測試設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時存儲在測試數(shù)據(jù)庫中。

（2）查詢數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)的應(yīng)用程序界面自動顯示在系統(tǒng)子程序中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可以自動查詢滿足數(shù)據(jù)查詢顯示條件的所有系統(tǒng)測試結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)行查詢顯示、分析和復(fù)印打印等。

2.6 用戶管理

通過系統(tǒng)登錄應(yīng)用程序登錄，進(jìn)入系統(tǒng)用戶登錄管理系統(tǒng)子程序，管理使用系統(tǒng)個人的所有已注冊用戶、密碼、權(quán)限、管理員使用權(quán)限、輔助權(quán)限等。

（1）測試操作員執(zhí)行軟件測試管理任務(wù)、數(shù)據(jù)庫輸入庫。

（2）權(quán)限管理器：僅包含每個操作員的用戶權(quán)限，管理用戶數(shù)據(jù)權(quán)限和其他用戶權(quán)限。

2.7 測試編程

測試操作程序的執(zhí)行是對要測試的裝置設(shè)備的各種故障測試。測試操作過程是隨機(jī)逐項(xiàng)執(zhí)行每個設(shè)備測試項(xiàng)目的方式。選擇所有需要測試的設(shè)備后，進(jìn)入裝置相應(yīng)的設(shè)備測試操作界面。測試操作程序首先自動進(jìn)入設(shè)備測試裝置配置設(shè)備界面，讀取所有與裝置相關(guān)的配置設(shè)備數(shù)據(jù)庫中的配置記錄處理數(shù)據(jù)。配置此設(shè)備以測試所有必需的裝置配置設(shè)備項(xiàng)目，并將裝置的相應(yīng)配置數(shù)據(jù)直接寫入裝置的相應(yīng)配置數(shù)據(jù)庫表中，為此次測試執(zhí)行所有與設(shè)備相關(guān)的配置數(shù)據(jù)庫配置。當(dāng)用戶接受異常測試處理指令時，測試處理程序首先自動對接口的適配器部分進(jìn)行性能識別，通過測試后選擇并測試章節(jié)，性能正常后，將所有測試數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送到存儲庫，測試結(jié)果指標(biāo)不正確，進(jìn)入性能指標(biāo)異常數(shù)據(jù)處理測試子程序。

3 航電電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 航電電子通信系統(tǒng)層次架設(shè)技術(shù)

航電通用電子不同通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎到y(tǒng)結(jié)構(gòu)主要為統(tǒng)一的在物理網(wǎng)絡(luò)層面內(nèi)，航電通用電子不同通信模塊相互連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在現(xiàn)階段航電航天電子信息通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎到y(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)行中，主要類型包括單級網(wǎng)絡(luò)總線節(jié)點(diǎn)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、多單一級網(wǎng)絡(luò)總線節(jié)點(diǎn)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、多級網(wǎng)絡(luò)總線節(jié)點(diǎn)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等幾種拓?fù)漕愋汀?/p>

其中單級通信總線電纜拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要為內(nèi)部子網(wǎng)絡(luò)模塊處于統(tǒng)一通信總線下的電纜拓?fù)溥B接網(wǎng)絡(luò)形式，其主要技術(shù)應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)電子通信系統(tǒng)負(fù)載較低的大型電子信息通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；而多單一級通信總線電纜拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要根據(jù)內(nèi)部模塊通信頻繁復(fù)雜程度或系統(tǒng)功能特定的不同區(qū)別，將各自的子系統(tǒng)內(nèi)部模塊進(jìn)行兩個或兩個以上通信總線拓?fù)潆娎|的綜合劃分，其主要技術(shù)應(yīng)用是由于子系統(tǒng)模塊類型數(shù)量相對較多且系統(tǒng)整體處于電子信息通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部通信鏈路負(fù)荷較重的通信情況。

多級通信總線電纜拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要為一個功能不同的兩級通信總線，通過一個下級通信總線對一個上級通信總線進(jìn)行負(fù)責(zé)的連接形式，為一個局部具有防控性的電子系統(tǒng)中各功能通信單元模塊數(shù)量相對較多且與互聯(lián)網(wǎng)電子通信系統(tǒng)形式不同的各子模塊之間提供有效的通信幫助。

3.2 航電時鐘電子信號通信控制系統(tǒng)航電時鐘信號同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制技術(shù)

在航電航天電子遠(yuǎn)程通信控制系統(tǒng)內(nèi)部，不同的各個模塊內(nèi)部分別具有獨(dú)立計(jì)時運(yùn)行的不同計(jì)時器和時鐘，其在模塊持續(xù)計(jì)時運(yùn)行各個階段期間會同時受到多種環(huán)境因素的相互影響，從而容易導(dǎo)致各個模塊間不同計(jì)時器的時鐘誤差具有一定的精度計(jì)時時鐘誤差。

這種實(shí)際情況下，就必然需要充分利用航電航天電子自動通信控制系統(tǒng)中的時鐘信息同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制技術(shù)，從時鐘信息系統(tǒng)傳輸、信息系統(tǒng)執(zhí)行兩個設(shè)計(jì)模塊上來保證系統(tǒng)整體上和航電航天電子自動通信控制系統(tǒng)各個模塊間在設(shè)計(jì)時時鐘信息的一致統(tǒng)一性。

由于航電飛機(jī)電子飛行通信信息系統(tǒng)的獨(dú)特性，在利用電子航電通信信息系統(tǒng)整體時鐘運(yùn)行同步數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)處理技術(shù)得到應(yīng)用的發(fā)展過程中，除了短運(yùn)行時間和長間隔運(yùn)行時鐘同步數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)規(guī)范統(tǒng)一，還特別需要有效保證航電飛機(jī)在整體運(yùn)行時鐘過程中與其整體運(yùn)行時鐘同步對時系統(tǒng)的穩(wěn)定一致。

而對于時鐘自動同步計(jì)數(shù)設(shè)計(jì)分析機(jī)制的實(shí)際應(yīng)用，則主要可以通過綜合分析考慮具有時鐘同步分辨率、時鐘同步計(jì)時器兩個不同方面影響因素，通過對每個時鐘同步計(jì)時器總線長度及其內(nèi)部上下供電后自動同步計(jì)數(shù)器的頻率數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以及調(diào)控，可逐步分析獲得廣播總線和微控制器通過時鐘同步計(jì)時器調(diào)頻廣播工作周期的數(shù)值。

而通過對系統(tǒng)計(jì)時總線的微控制器與子系統(tǒng)模塊計(jì)時周期總體廣播期間時鐘技術(shù)計(jì)時器的進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算處理，可統(tǒng)計(jì)得出各個子系統(tǒng)模塊在同樣計(jì)時周期中自身廣播時鐘設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)值與系統(tǒng)總體廣播時鐘技術(shù)計(jì)時參數(shù)值間的誤差，從而大大便于其在整體計(jì)算誤差后對時鐘進(jìn)行修整。需要特別注意的一點(diǎn)是，在航電航天電子遠(yuǎn)程通信信息系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行管理過程中，隨著航電時鐘周期計(jì)時器運(yùn)行精確度設(shè)計(jì)要求的不斷提升其運(yùn)行周期計(jì)時值也會呈現(xiàn)快速遞減變化狀態(tài)。

3.3 系統(tǒng)管理和維護(hù)

除備份外，還必須嚴(yán)格記錄系統(tǒng)應(yīng)用程序的特定更改，記錄過程必須受到嚴(yán)格限制。嚴(yán)格檢測整個系統(tǒng)功能，特別是各級權(quán)限。嚴(yán)格規(guī)范各種系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際需要，第一時間更新修改系統(tǒng)。部分設(shè)備處于操作階段或維修狀態(tài)，需要選擇維護(hù)和隔離的科學(xué)方法。

基于標(biāo)準(zhǔn)測試總線的邊界掃描技術(shù)在主板和系統(tǒng)級別實(shí)施可能會進(jìn)一步影響維護(hù)階段。主要原因有兩個。首先，系統(tǒng)故障的很大一部分歸結(jié)為錯誤的互連，而邊界掃描技術(shù)的主要用途之一是互連測試。其次，技術(shù)人員更換了主板，糾正了很多系統(tǒng)故障。重新測試返回的板，就可以解決其故障問題。

擁有板級和系統(tǒng)級測試結(jié)構(gòu)，可以重復(fù)使用這些結(jié)構(gòu)，進(jìn)行更好的測試和診斷。這意味著對用戶更好的系統(tǒng)可用性，維護(hù)開銷更小。

在工作站運(yùn)行期間也可能發(fā)生一系列故障。在此背景下，考慮到問題解決和服務(wù)工作，應(yīng)該監(jiān)視正常運(yùn)營和運(yùn)營站的順序運(yùn)營。為了解決故障問題，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的實(shí)際操作情況，選擇正確的方法進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)查。操作員站不能正常工作時，應(yīng)通過斷電方法或電路控制器調(diào)整及時停止工作。不斷完善系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)督制度等，使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。選擇消除中央處理器、設(shè)備電源燈故障問題，縮短故障診斷時間的有效方法。

4 結(jié)束語

本文分析設(shè)計(jì)了基于標(biāo)準(zhǔn)通用總線的通用網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)技術(shù)，建立了基于標(biāo)準(zhǔn)通用總線的通用系統(tǒng)測試技術(shù)系統(tǒng)。此外，還系統(tǒng)地設(shè)計(jì)了通用總線測試技術(shù)系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)測試應(yīng)用程序和測試過程優(yōu)化測試等所有要素。遵循通用總線、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理思路，完成通用總線測試技術(shù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。

實(shí)際測試應(yīng)用表明，通用測量測試航空電子系統(tǒng)軟件具有通用性、集成性、可擴(kuò)展性、測試系統(tǒng)性能好、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)，能夠完全滿足通用航空電子系統(tǒng)的各種通用測量測試系統(tǒng)要求。

總之，航空總線技術(shù)在航空電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、檢查、維護(hù)等整個生命周期中發(fā)揮著越來越重要的作用。