新型通用電子產(chǎn)品測量控制設(shè)備設(shè)計

宋芑

新型通用電子產(chǎn)品測量控制設(shè)備設(shè)計

宋芑

（甘肅長風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司 甘肅蘭州 730070）

電子產(chǎn)品在研制生產(chǎn)過程中不斷換代升級，要求其測量控制設(shè)備具備同步換代條件，本文論述用軟件實現(xiàn)上位機(jī)人機(jī)界面和FPGA控制程序，可以方便更改軟件提升測量控制設(shè)備的通用性，不斷持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品性能同時提升產(chǎn)品測量控制能力和產(chǎn)品測試效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量能力。

電子對抗；測量控制；改進(jìn)；觸控一體機(jī)；通用性

引言

當(dāng)今社會電磁環(huán)境日益復(fù)雜，電子對抗已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭必不可少的組成部分。電子對抗技術(shù)的不斷發(fā)展，需要大量新型對抗電子產(chǎn)品的不斷研制生產(chǎn)，其測量控制設(shè)備也要求具備不斷換代升級的條件。但是大量陳舊測試控制設(shè)備由模擬電路及硬件控制器件組成，不具備產(chǎn)品升級換代的條件。

1 項目背景

陳舊測試控制設(shè)備其電平輸出由單刀雙擲開關(guān)控制；時序脈沖產(chǎn)生由施密特觸發(fā)器或定時器電路組成，其脈沖寬度由電路外圍外接電阻和電容決定，其計算為τ=0.7RC；其他控制部分也由門電路或其他硬件模擬電路產(chǎn)生。這樣的測量設(shè)備產(chǎn)品功能單一，硬件更改困難，無通用性；其測量控制只能手動操作，會造成：

（1）測試設(shè)備通用性差，功能單一，升級困難，浪費(fèi)嚴(yán)重；

（2）測試設(shè)備只能手動操作測試，效率低下；

（3）測試數(shù)據(jù)為手工人為填寫，數(shù)據(jù)易更改，產(chǎn)品性能無法保證。

因此需要研制新型通用電子產(chǎn)品測量控制設(shè)備滿足不斷發(fā)展的電子產(chǎn)品需求。

2 新型通用測試控制設(shè)備的設(shè)計

新型通用測試控制設(shè)備主要屏棄陳舊設(shè)備的局限性，采用上位機(jī)和FPGA處理芯片，利用上位機(jī)良好的人機(jī)界面發(fā)出串口信息，F(xiàn)PGA處理芯片接收串口命令，F(xiàn)PGA依據(jù)串口命令字輸出電子產(chǎn)品所需的并口控制碼和時序控制脈沖。系統(tǒng)實現(xiàn)框圖如圖1。

2.1 觸控一體機(jī)

圖1 新型通用測試設(shè)備

觸控一體機(jī)采用內(nèi)置ARM920T高速處理器內(nèi)核的LJD-eWin7S，其是一款基于WindowsCE操作系統(tǒng)下的控制平臺，基于EVC或是Visual Studio 2005來開發(fā)，使用的語言可以用BASIC，C#或是VC++；其特點如下：

（1）接口豐富，帶 USB HOST、USB DEVICE、SD 卡等功能。

（2）采用低功耗32位高速ARM芯片方案，ARM920T核心，400MHz主頻。

（3）系統(tǒng)內(nèi)存為SDRAM 64MB、NAND FLASH 64M。

（4）高清晰真彩數(shù)字屏，可直接支持四線電阻式觸摸，精確方便。

（5）帶 2路標(biāo)準(zhǔn)RS232、1路RS485。

（6）支持揚(yáng)聲器、背景音樂、觸摸聲音控制、報警聲音控制、開關(guān)機(jī)聲音控制等功能。

2.2 串口收發(fā)接口電路

觸控一體機(jī)輸出串口電平為±12V，而FPGA接口電平為TTL，需要在觸控一體機(jī)輸出串口和FPGA接收接口之間增加串口收發(fā)接口電路MAX232A芯片，MAX232A芯片主要功能是電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動，其將上位機(jī)±12V串口電平轉(zhuǎn)換為TTL電平供FPGA使用，而且也可以將FPGA輸出的TTL串口轉(zhuǎn)換為±12V供上位機(jī)使用。

2.3 FPGA芯片

FPGA芯片選用ALTRA公司的CycloneII系列EP2C8，采用Verilog語言進(jìn)行編程，主要特點如下：

（1）為低成本優(yōu)化的架構(gòu)；

（2）Cyclone II器件采用TSMC90nm低K絕緣工藝，具有很高的性能和極低的功耗；

（3）器件提供多達(dá)8256個邏輯單元（LE），可以用來實現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用；

（4）嵌入式存儲器：基于M4K存儲器塊，提供多達(dá)16588bit的嵌入式存儲器；

（5）嵌入式乘法器：提供多達(dá)18個18×18bit乘法器；

（6）支持2個可編程鎖相環(huán)；

（7）182個最大用戶I/O腳；

（8）FPGA芯片外圍接TTL電平驅(qū)動芯片74LS245或74LS244，時序控制脈沖通過54LS128，此芯片具有長線驅(qū)動功能，可提高脈沖信號的帶負(fù)載能力。

2.4 上位機(jī)測試界面設(shè)計

上位機(jī)觸控一體機(jī)采用Visual Studio 2010來開發(fā)，此界面具有良好人機(jī)交互，脈沖參數(shù)可方便設(shè)置，電平控制分為TTL和LVTTL，可方便實現(xiàn)，在不同系統(tǒng)能夠簡便更改程序，完成多型號電子產(chǎn)品測試。上位機(jī)測試界面如圖2。

圖2 上位機(jī)測試界面

2.5 FPGA軟件設(shè)計

FPGA芯片采用Verilog語言進(jìn)行編程，其接收串口命令，依據(jù)上位機(jī)串口波特率，F(xiàn)PGA采用波特率的16倍采樣率對串口采樣，當(dāng)串口命令發(fā)送時，有觸發(fā)邊沿出現(xiàn)，計數(shù)器采樣數(shù)有8位為低電平，則認(rèn)為是起始位出現(xiàn)；延時8位開始采樣數(shù)有8位為低電平或高電平，則認(rèn)為數(shù)據(jù)0或1；按上述方法計數(shù)8位后，若采樣數(shù)有8位為高電平，則認(rèn)為是終止位結(jié)束，完成數(shù)據(jù)讀取。其設(shè)計流程圖如圖3。

具體實現(xiàn)程序如圖4。

當(dāng)數(shù)據(jù)讀取后，每讀取一位數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)順序賦值給每一位并口。具體實現(xiàn)如圖5。

通過以上論述和實踐，上位機(jī)和控制FPGA控制均有軟件程序?qū)崿F(xiàn)，不同的電子產(chǎn)品測量均可更改程序軟件，即可實現(xiàn)多種型號電子產(chǎn)品測量；而且，上位機(jī)由計算機(jī)控制此測試控制設(shè)備，有方便實用性，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對測試控制設(shè)備的升級改造，新型通用測試控制設(shè)備的通用性大大增加，電子產(chǎn)品測試能力不斷提升，并且還能實現(xiàn)計算機(jī)外控，若再實現(xiàn)對信號源、頻譜儀、示波器等儀器儀表控制，能完成對電子產(chǎn)品的自動測試，提高了生產(chǎn)效率，為公司生產(chǎn)帶來良好的效益！

[1]王彥.基于FPGA的工程設(shè)計與應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社.

圖3 FPGA軟件設(shè)計流程圖

圖4 數(shù)據(jù)讀取實現(xiàn)

圖5 串口轉(zhuǎn)換并口程序

[2]鄭阿奇，彭作民.Visual Basia.NET程序設(shè)計教程.機(jī)械工業(yè)出版社.

TN06

A

1004-7344（2016）27-0309-02

2016-9-11

宋 芑（1975-），女，甘肅蘭州人，工程師，本科，研究方向為電子工程。