某彈載模塊測試系統的設計與實現

張靜,張陽,彭剛鋒,張煒,任力子

摘 ?要： 根據彈載模塊的特點，制定了基于PXI總線的彈載測試系統的設計方案，并對其工作原理進行闡述。該測試系統采用PXI總線結構，整套系統故障診斷能力強，可靠性高，并且已投入某彈載模塊的批量生產中。實踐證明該系統設計滿足用戶使用要求。

關鍵詞： PXI總線； 彈載模塊； 測試系統； 設計

中圖分類號： TN911.7?34 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2014）23?0094?03

Design and implementation of testing system for missile?borne module

ZHANG Jing， ZHANG Yang， PENG Gang?feng， ZHANG Wei， REN Li?zi

（AVIC Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute， Xian 710119， China）

Abstract： According to the characteristics of the missile?borne module， a design scheme of missile?borne testing system based on PXI bus was formulated. Its working principle was elaborated. The PXI bus structure was adopted in the testing system. The whole system has strong fault diagnosis ability and high reliability. It has been put into mass production for some missile?borne module. Practical application proves that the design of system has met the requirements of users.

Keywords： PXI bus； missile?borne module； testing system； design

彈載計算機是現代導彈制導與控制系統的核心裝置，其性能的好壞直接關系到精確制導的精度和殺傷目標的概率。而彈載模塊作為彈載計算機的主要組成部分，對自動測試系統的要求更加高，要求其系統具有較強的故障診斷能力、可移植性和健壯性，且操作界面簡單，能夠代替人進行精確測量。

1 ?PXI測試方案的確定

PXI是一種專為工業數據采集和自動化應用量身定制的模塊化平臺，具備機械、電氣與軟件等多方面的專業特性， 是一個模塊化的平臺。PXI總線儀器具有體積小、成本低、性能高、可擴展性強、適用測量和自動化系統平臺等特點，比臺式PC提供的I/O擴展槽更多，更加緊湊，而且更節省空間，并且有較強的抗撞擊與振動的優點。基于以上特點，彈載測試設備選用基于PXI總線的測試系統來實現測試和控制功能。

2 測試系統的原理和組成

2.1 測試系統的功能

本文研制的測試系統是某彈載模塊的專用測試設備，實現的主要功能包括：

（1） 為彈載模塊提供多路電源及供電檢測；

（2） 對彈載模塊進行測試， 能夠模擬導彈系統中的控制、故檢，并對彈載模塊的群信號進行采集、顯示、存儲、自動判讀及打印， 用于調試、檢驗彈載模塊的性能；

（3） 在彈載測試系統進行測試時提供信號源（模擬控制、故檢、利用系統發送信號）。

對彈載模塊性能測試的重點是能夠模擬導彈控制系統、利用系統、故檢系統給彈載模塊發送多路脈沖信號，對變換后的群信號進行采集。

2.2 測試系統的工作原理

通過對某彈載模塊性能測試要求的研究與分析，結合計算機測控技術的發展趨勢、實現和成本控制兩方面考慮，測試設備在硬件上采用了工控機+PXI平臺+適配器的組成模式，在測試軟件上采用了上位機+下位機（即目標機，在此指彈載模塊）配合測試的組成模式并采用模塊化設計。測試設備在結構上采用19英寸標準機柜一體化安裝方式。

根據彈載模塊各種被測項的測試要求，測試設備通過三種技術實現方式完成檢測任務：由測試設備輸出激勵信號，啟動目標機測試程序對輸入激勵信號進行采集處理，并將結果回送上位機；由測試設備發指令啟動目標機測試程序對在板功能電路及接口進行內檢，并將結果回送上位機；由測試設備發指令啟動目標機測試程序控制在板功能電路及接口輸出特征信號，再送測試設備的上位機或通用儀器進行采集并進行結果判讀。

測試過程以測試設備為主控設備，由測試設備發出測試命令，被測試對象響應并將結果返回給測試設備，測試設備負責測試結果評估。即測試設備為“主”，被測產品為“從”，測試設備發出的測試控制命令和被測產品響應的應答數據通過測試設備與被測產品中的專用控制通道（RS 232/RS 422）在兩者之間進行傳遞。

2.3 測試系統的組成

測試設備主要包括測控平臺、供電及適配器單元和測試軟件。其功能組成框圖見圖1。

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圖1 系統功能組成圖

測試設備系統結構采用19英寸機柜式結構，機柜內包含信號源、示波器、供電及適配器單元、KVM鍵盤/顯示器組合、PXI機箱、工控機部件、附件箱等。

3 系統硬件的設計

測試系統的硬件主要由PXI測控平臺、供電及適配器單元等組成。

3.1 測控平臺

測控平臺是系統的核心，控制整個測試過程，產生測試所需的激勵信號，接收被測試設備產生的輸出信號，對測試結果進行分析判斷。測控平臺由PXI平臺（含功能模塊）、工控機部件（含功能模塊）、通用儀器（示波器、信號源等）組成。PXI平臺采用外部控制方式，工控機作為外部控制器通過MXI套件與PXI平臺相連。

PXI平臺由PXI機箱、功能模塊、遠程控制卡套件及連接電纜組成。PXI機箱選用8槽機箱，型號為PXI?1042。功能模板包括16通道（16?Bit）D/A輸出卡PXI?6704、24通道復用矩陣開關PXI?2501、多功能卡PXI?6251、4端口RS 422接口卡PXI?8431/4，用于被測產品激勵信號的產生及輸出信號的檢測，同時完成測試時的數字通信功能。遠程控制卡套件選用PXI?PCI8361，配1 m銅纜對接工控機和PXI平臺。連接電纜用于功能模板和信號匹配電路板的對接，包括屏蔽電纜SH68?68?D1兩根，長度為1 m，用于PXI?6704和PXI?2501板卡的對接；SHC68?68?EPM一根，長度為1 m，用于PXI?6251板卡的對接；S8串行電纜一根，長度為1 m，用于PXI?8431/4板卡的對接。

工控機部件選用研華IPC?610機箱，基本配置為雙核CPU、1 GB內存和1 TB硬盤，具有雙網口和一個RS 232串口，網口用于示波器和信號源的LXI接口，串口用于和信號匹配電路板的測試通信。

通用儀器包括信號源和示波器，信號源選用安捷倫公司雙通道20 MHz信號源，型號為33522A，用于彈載模塊的高速A/D輸入信號模擬；示波器選用安捷倫公司四通道350 MHz帶寬示波器，型號為DSOX3034A，用于彈載模塊PWM輸出信號檢測顯示和讀寫時序的監測顯示。

3.2 供電及適配器單元

供電及適配器單元用于為被測產品提供工作電源并檢測，實現測控平臺輸入輸出信號和被測產品對外連接信號的匹配。供電及適配器單元由AC/DC電源、信號匹配電路板、產品供電電源監測儀表、控制面板及信號匹配電路板滑動機構組成。

AC/DC電源選用朝陽電源4NIC系列產品，提供彈載模塊的工作電源和信號匹配電路板工作電源。

信號匹配電路板是測試設備的重要組成部分和信號中樞，主要功能包括與被測目標板對接、目標板供電監測電路實現、目標板測試所需外部資源配置、測控平臺（PXI平臺、工控機部件、通用儀器）與目標板間測試信號的轉接和調理等。

產品供電電源監測儀表用于目標板直流供電電壓及電流的檢測顯示，3塊目標板共計6路直流供電，儀表區共有6塊數字電壓表和6塊數字電流表。

控制面板用于電源開關、復位開關、BNC射頻同軸連接器（信號源及示波器信號轉接用）。

信號匹配電路滑動機構采用抽屜式結構，測試前，將信號匹配電路板從機柜中拉出，便于被測目標板通過專用的印制板接插件與信號匹配電路板對接；對接好后，可保持原位或將信號匹配板推回機柜進行產品測試，滑動機構的行程為100 mm。

被測目標板通過專用的印制板接插件與適配器電路板對接。適配器的主要功能包括目標板供電、目標板外部存儲配置、測試信號的轉接和調理等。

4 ?系統軟件的設計

該測試系統采用Windows XP操作系統，Lab Windows/CVI軟件開發環境。

測試軟件由上位機測試軟件和目標機測試軟件組成。上位機測試軟件配置于工控機部件上，目標機測試軟件配置于被測產品上，兩組軟件依據測控需求和硬件資源，從便于測試角度合理劃分功能，配合完成對被測產品的功能及性能測試。上位機測試軟件組成框圖見圖2，彈載模塊內置測試軟件見圖3。

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圖2 上位機測試軟件組成框圖

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圖3 目標要測試軟件組成框圖

測試軟件提供自動和手動兩種測試方法。自動測試按照測試方案對用戶指定的被測產品接口通道進行測試，測試過程自動完成，無需用戶干預；手動測試根據用戶命令對特定通道進行測試，測試軟件允許用戶根據被測產口的接口情況進行測試通道的參數設置，以滿足多種被測產品的測試需求。測試結果存儲在數據庫中，提供測試結果查詢和報表打印功能。同時，為了保證測試設備的測試準備性，軟件還提供測試設備接口自測試功能。

5 ?結 ?語

該設備設計中遵循了標準化、模塊化、通用化的設計準則，通過上位機和下位機配合測試方法，實現了被測產品的自動化測試和深層次測試。測試可靠度和可信度較高，尤其是針對大批量的彈載模塊生產，節省了時間，提高了測試效率；而且該測試設備操作界面簡單，適合生產線測試和檢驗人員使用，能出色完成被測產品技術狀態檢查及產品技術保障任務。

該測試設備較好地體現了“管理集中、控制分散”的集散式計算機測控系統的設計思想，符合當前的技術發展趨勢，體現了設備的技術先進性。

參考文獻

[1] 崔玉江，陳娣，李丹佳，等.基于PXI總線的遙測數字量變換器測試臺的研制[J].測控技術，2013，32（4）：140?142.

[2] 陳亞，劉文波，王昌金.自動測試系統自檢方案設計[J].測控技術，2012，31（3）：112?118.

[3] 張靜，李悅，張娟，等.基于PXI總線彈載模塊自動測試系統的設計與實現[J].航空計算技術，2010，40（3）：119?122.

[4] 孫國偉，湯霞清，楊國振.基于PXI 總線的坦克炮控自動測試系統的設計與實現[J].計算機測量與控制，2010，18（10）：2335?2336.

[5] 張勇，毛凱，楊光，等.基于PXI 總線的多功能模塊設計[J].國外電子測量技術，2005（11）：30?32.

[6] 李行善，左毅，孫杰.自動測試系統集成技術[M].北京：電子工業出版社，2004.

[7] 宋宇峰.Lab Windows/CVI逐步深入與開發實例[M].北京：機械工業出版社，2003.

[8] 祖先鋒，潘孟春，羅飛路.基于功能模型的某型導彈模擬測試技術[J].彈箭與制導學報，2005，25（4）：138?140.

圖1 系統功能組成圖

測試設備系統結構采用19英寸機柜式結構，機柜內包含信號源、示波器、供電及適配器單元、KVM鍵盤/顯示器組合、PXI機箱、工控機部件、附件箱等。

3 系統硬件的設計

測試系統的硬件主要由PXI測控平臺、供電及適配器單元等組成。

3.1 測控平臺

測控平臺是系統的核心，控制整個測試過程，產生測試所需的激勵信號，接收被測試設備產生的輸出信號，對測試結果進行分析判斷。測控平臺由PXI平臺（含功能模塊）、工控機部件（含功能模塊）、通用儀器（示波器、信號源等）組成。PXI平臺采用外部控制方式，工控機作為外部控制器通過MXI套件與PXI平臺相連。

PXI平臺由PXI機箱、功能模塊、遠程控制卡套件及連接電纜組成。PXI機箱選用8槽機箱，型號為PXI?1042。功能模板包括16通道（16?Bit）D/A輸出卡PXI?6704、24通道復用矩陣開關PXI?2501、多功能卡PXI?6251、4端口RS 422接口卡PXI?8431/4，用于被測產品激勵信號的產生及輸出信號的檢測，同時完成測試時的數字通信功能。遠程控制卡套件選用PXI?PCI8361，配1 m銅纜對接工控機和PXI平臺。連接電纜用于功能模板和信號匹配電路板的對接，包括屏蔽電纜SH68?68?D1兩根，長度為1 m，用于PXI?6704和PXI?2501板卡的對接；SHC68?68?EPM一根，長度為1 m，用于PXI?6251板卡的對接；S8串行電纜一根，長度為1 m，用于PXI?8431/4板卡的對接。

工控機部件選用研華IPC?610機箱，基本配置為雙核CPU、1 GB內存和1 TB硬盤，具有雙網口和一個RS 232串口，網口用于示波器和信號源的LXI接口，串口用于和信號匹配電路板的測試通信。

通用儀器包括信號源和示波器，信號源選用安捷倫公司雙通道20 MHz信號源，型號為33522A，用于彈載模塊的高速A/D輸入信號模擬；示波器選用安捷倫公司四通道350 MHz帶寬示波器，型號為DSOX3034A，用于彈載模塊PWM輸出信號檢測顯示和讀寫時序的監測顯示。

3.2 供電及適配器單元

供電及適配器單元用于為被測產品提供工作電源并檢測，實現測控平臺輸入輸出信號和被測產品對外連接信號的匹配。供電及適配器單元由AC/DC電源、信號匹配電路板、產品供電電源監測儀表、控制面板及信號匹配電路板滑動機構組成。

AC/DC電源選用朝陽電源4NIC系列產品，提供彈載模塊的工作電源和信號匹配電路板工作電源。

信號匹配電路板是測試設備的重要組成部分和信號中樞，主要功能包括與被測目標板對接、目標板供電監測電路實現、目標板測試所需外部資源配置、測控平臺（PXI平臺、工控機部件、通用儀器）與目標板間測試信號的轉接和調理等。

產品供電電源監測儀表用于目標板直流供電電壓及電流的檢測顯示，3塊目標板共計6路直流供電，儀表區共有6塊數字電壓表和6塊數字電流表。

控制面板用于電源開關、復位開關、BNC射頻同軸連接器（信號源及示波器信號轉接用）。

信號匹配電路滑動機構采用抽屜式結構，測試前，將信號匹配電路板從機柜中拉出，便于被測目標板通過專用的印制板接插件與信號匹配電路板對接；對接好后，可保持原位或將信號匹配板推回機柜進行產品測試，滑動機構的行程為100 mm。

被測目標板通過專用的印制板接插件與適配器電路板對接。適配器的主要功能包括目標板供電、目標板外部存儲配置、測試信號的轉接和調理等。

4 ?系統軟件的設計

該測試系統采用Windows XP操作系統，Lab Windows/CVI軟件開發環境。

測試軟件由上位機測試軟件和目標機測試軟件組成。上位機測試軟件配置于工控機部件上，目標機測試軟件配置于被測產品上，兩組軟件依據測控需求和硬件資源，從便于測試角度合理劃分功能，配合完成對被測產品的功能及性能測試。上位機測試軟件組成框圖見圖2，彈載模塊內置測試軟件見圖3。

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圖2 上位機測試軟件組成框圖

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圖3 目標要測試軟件組成框圖

測試軟件提供自動和手動兩種測試方法。自動測試按照測試方案對用戶指定的被測產品接口通道進行測試，測試過程自動完成，無需用戶干預；手動測試根據用戶命令對特定通道進行測試，測試軟件允許用戶根據被測產口的接口情況進行測試通道的參數設置，以滿足多種被測產品的測試需求。測試結果存儲在數據庫中，提供測試結果查詢和報表打印功能。同時，為了保證測試設備的測試準備性，軟件還提供測試設備接口自測試功能。

5 ?結 ?語

該設備設計中遵循了標準化、模塊化、通用化的設計準則，通過上位機和下位機配合測試方法，實現了被測產品的自動化測試和深層次測試。測試可靠度和可信度較高，尤其是針對大批量的彈載模塊生產，節省了時間，提高了測試效率；而且該測試設備操作界面簡單，適合生產線測試和檢驗人員使用，能出色完成被測產品技術狀態檢查及產品技術保障任務。

該測試設備較好地體現了“管理集中、控制分散”的集散式計算機測控系統的設計思想，符合當前的技術發展趨勢，體現了設備的技術先進性。

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[8] 祖先鋒，潘孟春，羅飛路.基于功能模型的某型導彈模擬測試技術[J].彈箭與制導學報，2005，25（4）：138?140.

圖1 系統功能組成圖

測試設備系統結構采用19英寸機柜式結構，機柜內包含信號源、示波器、供電及適配器單元、KVM鍵盤/顯示器組合、PXI機箱、工控機部件、附件箱等。

3 系統硬件的設計

測試系統的硬件主要由PXI測控平臺、供電及適配器單元等組成。

3.1 測控平臺

測控平臺是系統的核心，控制整個測試過程，產生測試所需的激勵信號，接收被測試設備產生的輸出信號，對測試結果進行分析判斷。測控平臺由PXI平臺（含功能模塊）、工控機部件（含功能模塊）、通用儀器（示波器、信號源等）組成。PXI平臺采用外部控制方式，工控機作為外部控制器通過MXI套件與PXI平臺相連。

PXI平臺由PXI機箱、功能模塊、遠程控制卡套件及連接電纜組成。PXI機箱選用8槽機箱，型號為PXI?1042。功能模板包括16通道（16?Bit）D/A輸出卡PXI?6704、24通道復用矩陣開關PXI?2501、多功能卡PXI?6251、4端口RS 422接口卡PXI?8431/4，用于被測產品激勵信號的產生及輸出信號的檢測，同時完成測試時的數字通信功能。遠程控制卡套件選用PXI?PCI8361，配1 m銅纜對接工控機和PXI平臺。連接電纜用于功能模板和信號匹配電路板的對接，包括屏蔽電纜SH68?68?D1兩根，長度為1 m，用于PXI?6704和PXI?2501板卡的對接；SHC68?68?EPM一根，長度為1 m，用于PXI?6251板卡的對接；S8串行電纜一根，長度為1 m，用于PXI?8431/4板卡的對接。

工控機部件選用研華IPC?610機箱，基本配置為雙核CPU、1 GB內存和1 TB硬盤，具有雙網口和一個RS 232串口，網口用于示波器和信號源的LXI接口，串口用于和信號匹配電路板的測試通信。

通用儀器包括信號源和示波器，信號源選用安捷倫公司雙通道20 MHz信號源，型號為33522A，用于彈載模塊的高速A/D輸入信號模擬；示波器選用安捷倫公司四通道350 MHz帶寬示波器，型號為DSOX3034A，用于彈載模塊PWM輸出信號檢測顯示和讀寫時序的監測顯示。

3.2 供電及適配器單元

供電及適配器單元用于為被測產品提供工作電源并檢測，實現測控平臺輸入輸出信號和被測產品對外連接信號的匹配。供電及適配器單元由AC/DC電源、信號匹配電路板、產品供電電源監測儀表、控制面板及信號匹配電路板滑動機構組成。

AC/DC電源選用朝陽電源4NIC系列產品，提供彈載模塊的工作電源和信號匹配電路板工作電源。

信號匹配電路板是測試設備的重要組成部分和信號中樞，主要功能包括與被測目標板對接、目標板供電監測電路實現、目標板測試所需外部資源配置、測控平臺（PXI平臺、工控機部件、通用儀器）與目標板間測試信號的轉接和調理等。

產品供電電源監測儀表用于目標板直流供電電壓及電流的檢測顯示，3塊目標板共計6路直流供電，儀表區共有6塊數字電壓表和6塊數字電流表。

控制面板用于電源開關、復位開關、BNC射頻同軸連接器（信號源及示波器信號轉接用）。

信號匹配電路滑動機構采用抽屜式結構，測試前，將信號匹配電路板從機柜中拉出，便于被測目標板通過專用的印制板接插件與信號匹配電路板對接；對接好后，可保持原位或將信號匹配板推回機柜進行產品測試，滑動機構的行程為100 mm。

被測目標板通過專用的印制板接插件與適配器電路板對接。適配器的主要功能包括目標板供電、目標板外部存儲配置、測試信號的轉接和調理等。

4 ?系統軟件的設計

該測試系統采用Windows XP操作系統，Lab Windows/CVI軟件開發環境。

測試軟件由上位機測試軟件和目標機測試軟件組成。上位機測試軟件配置于工控機部件上，目標機測試軟件配置于被測產品上，兩組軟件依據測控需求和硬件資源，從便于測試角度合理劃分功能，配合完成對被測產品的功能及性能測試。上位機測試軟件組成框圖見圖2，彈載模塊內置測試軟件見圖3。

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圖2 上位機測試軟件組成框圖

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圖3 目標要測試軟件組成框圖

測試軟件提供自動和手動兩種測試方法。自動測試按照測試方案對用戶指定的被測產品接口通道進行測試，測試過程自動完成，無需用戶干預；手動測試根據用戶命令對特定通道進行測試，測試軟件允許用戶根據被測產口的接口情況進行測試通道的參數設置，以滿足多種被測產品的測試需求。測試結果存儲在數據庫中，提供測試結果查詢和報表打印功能。同時，為了保證測試設備的測試準備性，軟件還提供測試設備接口自測試功能。

5 ?結 ?語

該設備設計中遵循了標準化、模塊化、通用化的設計準則，通過上位機和下位機配合測試方法，實現了被測產品的自動化測試和深層次測試。測試可靠度和可信度較高，尤其是針對大批量的彈載模塊生產，節省了時間，提高了測試效率；而且該測試設備操作界面簡單，適合生產線測試和檢驗人員使用，能出色完成被測產品技術狀態檢查及產品技術保障任務。

該測試設備較好地體現了“管理集中、控制分散”的集散式計算機測控系統的設計思想，符合當前的技術發展趨勢，體現了設備的技術先進性。

參考文獻

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[3] 張靜，李悅，張娟，等.基于PXI總線彈載模塊自動測試系統的設計與實現[J].航空計算技術，2010，40（3）：119?122.

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[8] 祖先鋒，潘孟春，羅飛路.基于功能模型的某型導彈模擬測試技術[J].彈箭與制導學報，2005，25（4）：138?140.