通信控制器自動化集成測試保障系統設計與實現

符建名，孔新兵，薛京華

1 引言

通信控制器是數據鏈系統的核心設備。通信控制器自動化集成測試保障系統引入自動化集成測試技術、計算機技術、人工智能與專家系統技術、交互式電子信息化維修技術、嵌入式診斷測試技術等關鍵技術，把通用測試儀器儀表的功能集成在一個設備中，用于通信控制器的主要技術指標和功能的自動化測試。通過測試結果判斷裝備的工作狀態，同時對存在的故障進行分析，給出維修保障建議。

2 系統組成

2.1 硬件系統

通信控制器自動化集成測試保障系統主要由主控計算機、綜合指標測試單元、接口與信號切換控制單元、數據傳輸特性分析單元、數傳模擬終端及相關接口等組成。系統硬件架構如圖1所示。

圖1 系統硬件架構

（1）主控計算機：包含顯示器、鍵盤、串口、USB口等輸入輸出通信接口，實現與用戶、各測試模塊、被測設備之間的通信控制。負責整個系統的測試流程控制，對通信控制器的工作狀態進行設置。

（2）綜合指標測試單元：綜合了數字示波器測試模塊、話路特性測試模塊、音頻信號分析儀模塊，完成對通信控制器各端口指標、話路特性和數據傳輸特性的測試。

（3）接口與信號切換控制單元：提供對外的測試接口和各端口信號的測試切換。信號切換控制模塊完成通信控制器接口信號的切換與控制。

（4）數據傳輸特性分析單元：數據傳輸特性分析單元是一個獨立的測試單元，主要用于E1通道誤碼、頻偏和脈沖波形的測試。技術指標符合ITU-T G.703要求。

（5）數傳模擬終端：模擬通信控制器各端口的通信協議，與被測通信控制器進行數據傳輸，測試通信控制器的數傳功能。

（6）電源模塊：實現交直流電壓的轉換和選擇，為內部板卡提供電源。

2.2 接口與信號切換控制單元

通信控制器自動化集成測試保障系統的接口與信號切換控制單元由接口電路、開關矩陣電路、微處理控制電路等電路模塊組成。測試接口按標準的測試接口設計，136芯標準輸入輸出接口可根據被測設備實際接口進行選擇。對不同類型的通信控制器設備，測試系統的主設備不變，通過不同的接線盒分接至不同類型的設備。

（1）技術要求

◆完成136路信號線切換控制；

◆與主控計算機的通信，執行主控計算機的控制指令；

◆與通信控制器指定端口的數據收發功能；

◆提供1個外部儀器的擴展接口；

◆執行數傳測試流程控制；

◆執行指標測試流程控制。

（2）單元組成

接口與信號切換控制單元組成如圖2所示：

圖2 接口與信號切換控制單元組成框圖

2.3 綜合指標測試單元

綜合指標測試單元包括平衡信號通道、非平衡信號通道2個信號輸入輸出通道和1個標準UART串行控制接口。其中，平衡信號通道取代話路測試儀和音頻信號源的功能，完成通信控制器平衡接口指標的測試；非平衡信號通道取代示波器和音頻信號源的功能，完成通信控制器非平衡接口指標的測試。

在平衡通道，信號由信號輸入接口電路、平衡-非平衡轉換電路、峰值檢波電路、模擬-數字轉換電路轉換成數字信號，再經由數字-模擬轉換電路、信號放大調節電路、非平衡-平衡轉換電路、信號輸出接口電路輸出。

在非平衡通道，信號由信號輸入接口電路、峰值檢波電路、模擬-數字轉換電路轉換成數字信號，再經由數字-模擬轉換電路、信號放大調節電路、信號輸出接口電路輸出。

（1）技術要求

1）平衡信號通道

◆信號頻率：1 020 Hz正弦信號；

◆信號幅值：輸入-10 dBm/600 Ω～0 dBm/600 Ω，輸出-3.5 dBm/600 Ω～0 dBm/600 Ω；

◆輸入輸出阻抗：600 Ω。

2）非平衡信號通道

◆輸出信號頻率：1 020 Hz正弦信號；

◆輸出信號幅值：2 mV～10 mV；

◆輸出阻抗：150 Ω；

◆輸入信號頻率：0 kb/s～115.2 kb/s；

◆輸入信號幅值：0 V～100 V；

◆輸入阻抗：高阻（＞10 kΩ）。

3）控制接口

◆標準串行（UART）接口；

◆速率：9.6 kb/s；

◆通信協議：Modebus RTU。

（2）單元組成

綜合指標測試單元輸入/輸出接口電路、平衡/非平衡轉換電路、峰值檢波電路、模擬/數字轉換電路等硬件電路和測試軟件組成。硬件組成如圖3所示。

2.4 數據傳輸特性分析模塊

數據傳輸特性分析模塊是一個獨立的測試模塊，主要用于E1通道誤碼、頻偏和脈沖波形的測試。技術指標符合ITU-T G.703的要求。

2.5 數傳模擬終端

數傳模擬終端通過通信控制器發送并接收對端的數據，同時對本端的通信控制器的工作狀態和路由進行設置。

兩個數傳模擬終端可設置互為主從的關系，作主的數傳模擬終端負責測試流程的控制，對測試結果進行判決。作從的數傳模擬終端按預定的程序發送數據給作主的通信控制器，同時接收作主的通信控制器發過來的數據，并統計正確接收的概率發給作主的數傳模擬終端，以作為測試判決的依據。

圖3 綜合指標測試單元框圖

3 工作原理

傳統的測試步驟是：

（1）按要求連接好儀器和被測設備；

（2）手動把被測設備設置在某個工作狀態；

（3）手動設置好一個或幾個儀器的工作狀態；

（4）通過儀器給被測設備施加一個或幾個信號，再根據指標要求，通過儀器測試被測設備的某個輸出信號；

（5）最后由儀器顯示或打印測試結果。

更先進的儀器可綜合幾種儀器在一個設備中，并直接連接計算機，通過計算機配置儀器的工作狀態。但對被測設備始終需要手動設置，對不同的指標也需要一個一個地進行手動測試。

通信控制器自動化集成測試保障系統通過網控協議，不需要手動干預，直接設置通信控制器的工作狀態，同時系統集成了話路特性測試儀、音頻信號分析儀、音頻信號發生器、示波器、數據傳輸特性分析儀等儀器功能于一體，可根據用戶的需求，一鍵完成全部指標的測試。整個測試過程不需要手動干預。系統指標測試連接如圖4所示。

指標測試過程：開機進入測試菜單后，系統根據用戶對測試項目的選擇，通過以太網接口對被測通信控制器進行設置。

圖4 系統指標測試連接圖

第一步，通過設置使通信控制器進入第一個測試工作狀態（無線數據狀態），系統依次對8個無線接口指標進行測試。

第二步，通過設置通信控制器進入第二個測試工作狀態（異步數據狀態），系統依次對8個異步接口指標進行測試。

第三步，通過設置通信控制器進入第三個測試工作狀態（二四線話音狀態），系統依次對8個二四線接口指標進行測試。如此，直至選擇的測試項目全部測試完成后，存儲數據并與數據庫的相應數據進行比對，把存在的故障定位至單元板并給出維修建議。

4 軟件設計

系統軟件由系統管理、自檢校準、測試診斷、信息管理四大功能模塊組成。各功能模塊間通過軟總線進行數據傳輸，并與操作系統、驅動程序和各類庫文件交換信息。頂層采用統一的用戶操作界面，易于學習掌握和使用。

系統軟件框架如圖5所示：

圖5 系統軟件框架

測試診斷軟件是系統軟件的核心，包括數據傳輸測試診斷系統軟件、接口指標測試診斷系統軟件和數據庫管理軟件。

（1）數據傳輸測試診斷軟件

數據傳輸測試診斷軟件系統由數傳測試模塊、RS-232串口通信處理模塊、網口通信處理模塊、通信控制器狀態設置控制模塊、數據傳輸測試流程控制模塊組成。

數據傳輸測試診斷軟件主要完成以下功能：

◆數傳模擬終端接收和發送數據的功能；

◆對通信控制器的工作狀態設置和路由控制的功能；

◆數據傳輸測試流程控制、測試結果判決與故障診斷的功能。

（2）接口指標測試診斷軟件

接口指標測試診斷軟件系統由通信控制器各接口指標測試模塊和接口指標測試流程控制模塊等功能模塊組成。

接口指標測試診斷軟件主要完成以下功能：

◆對通信控制器的工作狀態設置的功能；

◆對綜合測試單元的設置與控制的功能；

◆接口指標測試流程控制與測試接口判決與故障診斷的功能。

（3）數據庫管理軟件

數據庫管理軟件系統由人機對話管理模塊、業務統計模塊、數據庫管理模塊、文件輸入輸出模塊等功能模塊組成。數據庫管理軟件主要完成測試數據的統計、查詢、管理，測試報告的打印等功能。

5 系統特性

（1）通用性

測試接口采用標準的輸入輸出接口，軟件系統包含多種測試程序集，不同類型的通信控制器可選擇不同的測試程序子集進行測試。因此，自動化集成測試保障系統適用于各種不同類型的通信控制器等數據鏈路交換設備的自動測試與故障診斷。

（2）自動化集成測試能力

通信控制器自動化集成測試保障系統集成了數字示波器測試模塊、話路特性測試模塊、音頻信號分析儀模塊、數據傳輸分析儀模塊的功能，可一次性完成通信控制器各種類型的接口指標、話路特性和數據傳輸特性的測試。

（3）智能化診斷能力

通過對設備工作原理的解析和故障維修記錄的信息進行收集，建立故障診斷庫，設計出基于故障庫的故障診斷軟件。故障診斷軟件將測試結果按照標準一一進行判別，形成測試狀態表，再與故障庫中的狀態表進行比對，給出維修建議。

（4）一鍵式的操作便捷性

通過高性能的軟件模擬設計和人性化的人機界面，實現操作的便捷性。將各種通信控制器設備進行菜單分類，測試過程中只需要選定相應的測試需求，界面將直接顯示測試結果并給出維修建議。對于支持身份讀取的設備，可進行自動存儲，支持用戶進行身份信息或日期編號的查詢或打印。

（5）良好的機動性能

通信控制器自動化集成測試保障系統充分考慮環境的復雜性、操作的方便性等多方面因素，結構外觀采用小型化、便攜式設計。因此具有節省時間、節省人力、節約成本、高效快捷等特點，適合通信控制器裝備保障日益精細化、快捷化的要求。

6 結束語

隨著科技和國防建設水平的發展，通信設備的集成度、自動化程度越來越高，這對裝備的日常使用、維護、保障和人員素質等提出了更高的要求。通信控制器自動化集成測試保障系統提出了一種通信控制器自動化集成測試保障系統的技術，為通信控制器裝備保障提供了一種更加便捷、高效、智能的解決方案。

[1] 深圳市夏光通信測量技術有限公司. XG2330 E1/數據傳輸分析儀說明書[Z]. 2011.

[2] 張秀賢,張毅,徐川. DS21554在E1數據傳輸分析儀中的應用[J]. 微計算機信息, 2008(7): 171-173.

[3] 深圳市夏光通信測量技術有限公司. G2038話路特性分析儀說明書[Z]. 2011.

[4] 曹成俊,張宏偉. 自動測試系統中的總線技術[J]. 現代電子技術, 2008,31(14): 159-163.

[5] 籍鳳榮,米雙山,韓翠娥,等. 復雜裝備通信系統數據傳輸終端機檢測系統設計[J]. 信息技術, 2011(8): 63-67.

[6] 陳德煌,楊志平,李家良. 機載通信設備自動測試系統的研制[J]. 無線電工程, 2003,33(9): 63-64.

[7] 王洪民,田華明. 基于GPIB通信的短波通信測試系統設計[J]. 中國科技信息, 2011(15): 127.

[8] 葉祥平,張勇虎,伍俊. 通信測試系統的設計及其重要性[J]. 電子技術與軟件工程, 2017(19): 27.

[9] 王心鵬,門雅彬,顧季源,等. 便攜式數傳電臺測試系統的設計與實現[J]. 現代電子技術, 2015(15): 5-7.

[10] 劉威,陳海燕,李莉,等. 無線通信測試仿真系統的設計與實現[J]. 中國測試, 2013,39(4): 97-100.

[11] 孫義卓,王寶鵬,隋紹勇,等. 通信裝備便攜式自動測試系統的設計及實現[J]. 艦船電子工程, 2009,29(12):100-103.★