車載計算機主板測試系統設計

摘 要： 針對當前車載計算機主板的故障測試問題，設計了一個基于DSP控制的車載計算機主板檢測系統。該系統通過采集BIOS上電自檢的結果獲取故障代碼，以此判斷主板核心部件的好壞；通過設計外圍模塊的仿真測試板及測試程序來檢測主板外圍模塊的功能；最后的檢測結果通過維修檢測經驗數據庫給出輔助維修建議，也可通過無線數據傳輸獲取遠程的專家維修指導。應用結果表明：該檢測系統能檢測主板的常見故障，顯示主板的故障位置，并根據維修建議便于實際維修，較好地解決了該類主板的檢測維修問題。

關鍵詞： 車載計算機板； 外圍接口模塊； 上電自檢； 仿真測試板

中圖分類號： TN919?34； TJ81 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0067?04

0 引 言

隨著電子技術、嵌入式計算技術、控制技術等的迅速發展，裝甲車輛內部的信息設備越來越多，大大提升了武器裝備的作戰效能。許多控制器設備、信息終端設備等都配備有微型化的車載計算機主板，通過信號采集、處理與控制輸出，完成車內各類信息的融合、綜合處理與信息顯示。由于該類主板的復雜性和諸如現有檢測工具等方面的限制，目前還沒有一種通用的檢測診斷系統，已經成了制約武器裝備總體保障能力提高的一個重要因素[1]。從應用情況看，該類主板集成度高、具有較高的可靠性，但一旦發生故障，往往無法維修，采用換板的方式解決，其實大部分主板故障并不嚴重，只要稍加維修就可以正常使用。為了便于裝甲車載計算機主板的故障診斷及維修，本文針對某型戰車的CPU主板的檢測提出了一種實現方案，能檢測出主板的故障位置，根據專家經驗數據提供輔助維修決策，便于裝備維修人員直觀、準確地定位并排除故障。

1 測試分析

1.1 被測主板信號分析

某型戰車被測計算機主板的信號具有如下特征：

（1）車載計算機主板集成了Intel CPU、內存、南橋、北橋等，外圍設計有A/D、D/A、CF卡、存儲器、串口、USB口、I/O口、PCI總線接口以及顯示接口等電路。這些電路的信號特征與通用PC機主板的基本構成相似，因而可充分利用現有的測試方法，簡化測試系統的設計。

（2）作戰程序存儲在FLASH存儲器內，運行時加載到內存中。因此測試用戶不能加載外部測試程序到系統中。

（3）車載計算機主板的核心模塊為專用型、集成度高，測試用戶不能進行各種手動和自動測試。但通過分析，在系統加電時，進行上電自檢，可以通過讀取自檢結果來判斷功能是否正常。

1.2 測試步驟設計

通過對被測主板的分析，把被測主板的測試分成兩部分，即對主板核心模塊的測試和對外圍模塊的測試，構造如下的測試步驟[1?2]。

（1）測試主板核心模塊

根據上面的分析，設計一接口電路讀取主板自檢的結果，以此來判斷主板功能的好壞。

（2）測試外圍模塊

外圍模塊主要是I/O接口、顯示及總線等。對這部分的測試需要增加輔助電路，可針對某一類接口設計專用的測試板，這些測試板模擬接口信號與主板交互，通過一組測試用例完成外圍模塊的測試。

（3）收集測試數據

設計一控制器收集測試結果，通過串口把數據傳送給PC機，或者通過無線傳送到遠端的服務器。

（4）維修策略指導與顯示

通過測試結果的處理，根據專家的經驗，在PC中顯示對被測主板的維修指導。

2 系統硬件模塊設計

2.1 DSP控制模塊設計

控制模塊完成整個測試系統的控制，包括：主板核心模塊測試啟動與數據采集；各外圍模塊仿真測試板的測試控制與數據采集。檢測結果通過RS 232總線傳送到PC機或檢測結果通過無線模塊發送到遠程終端。

控制模塊以TMS320F2812控制器[3]為核心，由于車載計算機運算速度快，捕獲它的控制信號需要高速的DSP控制器。

DSP集成有多個I/O端口、中斷、串口、A/D等模塊供用戶操作，能夠輕易實現系統中的數據的采集以及與PC機之間的有線（RS 232）或無線通信。

2.2 主板核心模塊測試設計

（1）電源及狀態信號采集模塊

（2）測試數據采集模塊[4]

根據BIOS自檢結果的存放位置（80H端口），通過設計地址譯碼電路選通80H，在IOW（低電平有效）操作下，觸發DSP的外部中斷，在中斷服務程序中實現對代碼數據的鎖存，由DSP讀取所對應的檢測代碼，并傳送到PC上位機處理。

（3）控制模塊

由DSP控制模塊完成。

從1.1節中的分析結果發現作戰程序固化在FLASH中，測試用戶不能加載測試應用程序，但是，可把測試程序存放在裝有系統的U盤中，改變原有系統的引導方式，由U盤引導系統，運行U盤中測試程序，并與DSP中的控制程序配合分別測試主板上的各外圍模塊。

2.4 無線傳輸模塊設計

通過無線模塊可實現遠程數據獲取和數據傳輸，一方面可以把檢測結果發送到遠程終端，供指揮員決策用；另一方面可以從遠程終端獲取維修經驗數據供本地維修人員參考。

無線傳輸模塊采用構件形式，傳輸距離在1 000 m左右，更遠的距離可選專網形式完成。

3 系統軟件設計

軟件部分用于控制硬件并與硬件協同工作，包括DSP控制程序、PC機顯示程序和U盤自啟動程序。

3.1 DSP控制程序

4 應 用

5 結 語

車載計算機主板的檢測是一個復雜的過程，本文所述的檢測系統主要應用于裝甲車載計算機主板的常見故障進行檢測。本測試系統可完成：

（1）主板電源、常用狀態信號檢測。這些信號對主板的功能起重要作用。

（2）主板核心模塊功能檢測；

（3）主板相關硬件接口設備功能檢測；

（4）根據維修經驗可進行故障定位。利用此測試系統，通過有線（RS 232）把檢測結果通過上位機顯示或無線形式把檢測數據發送遠程終端，簡易而快速地進行主板故障檢測與維修定位，解決了主板運行過程中不可見和不易檢測的硬件故障檢測，給相關硬件設計和維修人員提供了很大的便利。

參考文獻

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