一種遠程接口單元測試系統(tǒng)設(shè)計

范新明，艾 莉，王 梅，陳亞玲，龐 鵬

(1.航空工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所，陜西 西安 710068；2.北京計算機技術(shù)及應用研究所，北京 100854)

0 引言

飛機機電系統(tǒng)作為飛機的平臺系統(tǒng)，是飛機執(zhí)行其他任務(wù)的基本保障。飛機機電系統(tǒng)主要包括燃油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、救生系統(tǒng)、前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)以及電源等其他系統(tǒng)。機電系統(tǒng)涉及多種不同種類的傳感器、多種不同種類的閥、電機、作動筒等部件，機電管理是飛機架構(gòu)中重要的組成部分。遠程接口單元作為機電管理子系統(tǒng)的核心產(chǎn)品，主要完成機電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，解算和上傳，同時接收總線指令執(zhí)行相應的輸出[1-6]。與傳統(tǒng)機載機電設(shè)備相比，遠程接口單元的裝備量大，接口信號種類多，測試驗證壓力大。為了提高遠程接口單元的生產(chǎn)調(diào)試效率和測試覆蓋率，本文設(shè)計了一種遠程接口單元測試系統(tǒng)(簡稱RIUCTE)。該系統(tǒng)基于LabWindows/CVI軟件開發(fā)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠程接口單元的接口級測試，而且能夠?qū)崿F(xiàn)遠程接口單元的應用組網(wǎng)測試，能夠很好支持RIU的生產(chǎn)調(diào)試，同時對于RIU的系統(tǒng)驗證具有較大地幫助。

1 RIU架構(gòu)

遠程接口單元包含CMM模塊、CPM模塊、PDM模塊、E3M模塊以及WDU模塊和BCU模塊。其中CMM模塊為處理器模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)算功能，處理器選用PowerPC2020處理器，采用PCIe總線與CPM模塊進行通訊。CPM模塊實現(xiàn)FPGA電路、1394B通訊以及模擬量采集控制。PDM模塊主要實現(xiàn)離散量采集、離散量輸出、模擬量輸出以及功率輸出。E3M模塊主要實現(xiàn)雷電防護。遠程接口單元包含的信號接口如表1所示。

表1 RIU接口表

2 RIU測試需求

RIU的測試需求包括以下幾個方面：

2.1 RIU硬件平臺測試要求

1) RIUCTE應具有對單RIU獨立測試的能力。單臺RIU進行測試時，按照單臺產(chǎn)品接口最大量化進行測試；

2) RIUCTE應具有四臺整機同時進行平臺測試能力，同時測試時按照整機機位識別測試平臺；

3) RIUCTE對遠程接口單元進行平臺測試時，按照編制的1394通訊協(xié)議進行；

4) 應能夠?qū)IU硬件平臺完成自動測試，能夠進行單次測試和循環(huán)測試；

5) RIU產(chǎn)品進行測試時，對產(chǎn)品編號、軟件版本、測試時機、測試結(jié)果等信息進行保存記錄。

2.2 RIU應用測試要求

RIUCTE應用測試能夠?qū)IU組網(wǎng)的應用程序正常功能進行100%驗證。應用測試時，測試需要滿足如下要求：

1) 按照機電管理子系統(tǒng)功能需求，實時仿真供電分系統(tǒng)、燃油分系統(tǒng)、環(huán)控分系統(tǒng)、防火分系統(tǒng)、起落架分系統(tǒng)、前輪轉(zhuǎn)彎分系統(tǒng)、剎車分系統(tǒng)、液壓分系統(tǒng)等交聯(lián)分系統(tǒng)功能；

2) 按照機電管理子系統(tǒng)功能需求，實時仿真與RIU通過RS422總線交聯(lián)的機載設(shè)備功能；

3) 按照機電管理子系統(tǒng)功能需求，實時仿真與RIU通過HB6096總線交聯(lián)的機載設(shè)備功能；

4) 按照機電管理子系統(tǒng)功能需求，實時仿真與RIU通過1394B總線交聯(lián)的機載設(shè)備功能；

5) 應能夠?qū)η昂髾C身RIU產(chǎn)品應用測試完成自動測試，能夠進行單次測試和循環(huán)測試;

6) RIU產(chǎn)品進行測試時，對產(chǎn)品編號、軟件版本、測試時機、測試結(jié)果等信息進行保存記錄。

3 測試系統(tǒng)設(shè)計

3.1 測試系統(tǒng)硬件設(shè)計

遠程接口單元測試系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示。遠程接口單元測試系統(tǒng)從功能上分為總控設(shè)備和仿真控制設(shè)備兩部分，兩者之間通過反射內(nèi)存交聯(lián)，其中仿真控制設(shè)備由PXI工控系統(tǒng)、調(diào)理箱、產(chǎn)品供電電源、設(shè)備電源、適配接口、顯示器/鼠標/鍵盤等組成。

圖1 測試系統(tǒng)硬件組成

遠程接口單元便攜測試設(shè)備供電單元由一臺電源時序器實現(xiàn)，電源時序器自帶空氣開關(guān)與濾波功能，可通過電腦程控設(shè)置輸出接口的上電順序及延時時間。PXI工控系統(tǒng)由2臺NI PXIe18槽機箱組成，安裝零槽控制器、模擬量采集卡、離散量輸出卡、旋變信號仿真卡、串口卡等，兩個機箱通過PXIe機箱擴展卡連接，工控機內(nèi)部共安裝34張板卡。信號調(diào)理箱主要實現(xiàn)RIU輸出電磁閥、電動活門、剎車伺服閥等控制信號負載的模擬及火警傳感器、溫度傳感器等信號的模擬，實現(xiàn)RIU供電控制及上電狀態(tài)指示。

3.2 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

RIUCTE設(shè)備的操作系統(tǒng)為Windows 7平臺，系統(tǒng)開發(fā)平臺采用LabWindows/CVI 2017，滿足大容量數(shù)據(jù)處理與存儲能力。

測試系統(tǒng)的主要功能有：

1) 登錄管理功能；

2) 賬戶管理功能，包括用戶登錄驗證，權(quán)限控制，用戶添加、用戶刪除、密碼更改等功能；

3) 板卡啟動自檢；

4) 信號校準；

5) 硬件平臺測試；

6) 系統(tǒng)組網(wǎng)測試；

7) 1394B總線監(jiān)控。

按照軟件功能需求將程序劃分為啟動、系統(tǒng)管理、校準功能、硬件平臺測試、系統(tǒng)應用組網(wǎng)測試、1394B總線仿真、RS422總線仿真等幾大模塊，使整個軟件結(jié)構(gòu)清晰，便于維護和升級。具體的軟件功能模塊劃分如圖2所示。

圖2 軟件功能模塊組成

測試程序主要由啟動、系統(tǒng)管理、信號校準、硬件平臺測試、系統(tǒng)應用組網(wǎng)測試、1394B總線仿真、RS422總線仿真、退出等模塊組成，各個模塊又由其子模塊組成。啟動模塊由啟動界面、系統(tǒng)登錄、啟動自檢等子模塊組成；系統(tǒng)管理由賬戶管理、幫助、關(guān)于、日志管理等子模塊組成；數(shù)據(jù)管理模塊由數(shù)據(jù)采集存儲、數(shù)據(jù)回放等模塊組成。

測試系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)分為人機交互層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層以及硬件操作層。人機交互層主要由啟動界面、用戶登錄、板卡自檢、信號校準、總線仿真、測試操作、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理等組成。業(yè)務(wù)邏輯層主要負責完成對測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行處理以及界面操作響應等。在數(shù)據(jù)庫中存儲了軟件的配置數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)訪問層主要負責完成對數(shù)據(jù)庫中相關(guān)配置信息的訪問及硬件操作層數(shù)據(jù)的交互傳遞等。硬件操作層負責完成具體的硬件操作和數(shù)據(jù)通訊，主要包括總線數(shù)據(jù)的收發(fā)、硬線信號的輸入輸出等。軟件系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 軟件系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)圖

圖4所示為測試設(shè)備軟件流程圖，啟動程序后，界面顯示歡迎界面，顯示用戶登錄界面。用戶輸入用戶名和密碼，驗證失敗會提示用戶，用戶可選擇退出程序或重新登錄。用戶登錄成功后，程序自動執(zhí)行初始化操作，從數(shù)據(jù)庫中讀取程序配置參數(shù)，更新用戶登錄信息，然后自動執(zhí)行啟動自檢，即自動檢查所有硬件板卡、儀器儀表等硬件資源是否正?？捎?，自檢到Fail項提示用戶，并由用戶選擇繼續(xù)使用程序或直接退出程序檢查維修。啟動自檢通過或自檢失敗但用戶選擇繼續(xù)操作時，程序執(zhí)行主程序初始化操作并顯示主程序界面，主程序啟動后，同時啟動硬線信號采集、總線收發(fā)等多線程，主線程等待響應用戶界面操作。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的遠程接口單元測試系統(tǒng)已經(jīng)成功應用到某型號項目的調(diào)試、試驗、驗收以及系統(tǒng)聯(lián)試中。該測試系統(tǒng)操作簡單，工作穩(wěn)定可靠，易于維護，極大地提高了生產(chǎn)調(diào)試效率以及系統(tǒng)聯(lián)試效率，為型號項目的順利推進起了重要作用，具有一定的工程實際應用價值。

圖4 測試系統(tǒng)軟件流程圖