一種SRIO接口FC網絡節點集成測試設備設計與實現

徐玉杰 張楠 武健

摘要：為了測試驗證FC網絡節點的正確性，該文提出了一種FC網絡節點集成測試設備的設計方法，測試設備采用模塊化設計思想，將測試用處理器模塊與受試產品分離，同時，使用SRIO及FC交換模塊提高設備的測試能力，保證單套測試設備可同時進行多個產品的測試，實現了FC網絡節點的集成化，自動化測試。該設備充分利用成熟的處理器模塊，具有很好的通用性，繼承性;支持產品批量測試驗證及試驗交付，具有較好的應用前景。

關鍵詞：光纖通道;處理器模塊;SRIO交換

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）36-0234-02

Abstract：In order to test and verify the correctness of FC network nodes， this paper presents a design method of integrated testing equipment. The method adopts a modular design idea to separate the CPU module from the product under test. At the same time， SRIO and FC switch module improves the testing capability of the equipment， ensuring that a single set of testing equipment can test multiple products at the same time， and realizes the integration and automated testing of FC network nodes. The equipment makes full use of mature processor modules， and has good versatility; it supports product batch test verification and test delivery， and has application prospect.

Key words： Fiber Channel;CPU;SRIO switch

1 背景

光纖通道（FC）以其低延時、高帶寬、高可靠性、拓撲結構靈活等特點成為新一代航電系統的主干網絡。構建功能完備運行可靠的通信網絡，為系統應用提供可靠穩定的網絡通信平臺，是航電網絡產品的基本任務。FC網絡節點作為各子系統接入FC網絡必需的設備，其需求量巨大，且隨著數據量的不斷增大，FC網絡速率不斷提高，FC網絡節點功能性能直接影響到FC網絡中各子系統的功能及任務的執行。當FC網絡節點產品完成初期設計驗證，如何快速完成批量生產、調試及試驗交付對產品的推廣應用顯得尤為重要。

本文針對一款標準的SRIO接口FC網絡節點，設計一種可以實現批量產品測試、試驗的集成測試設備，可提高FC網絡節點的驗證可靠性和完整性，有效降低測試驗證成本，縮短產品交付周期。

2 總體思路

SRIO接口FC節點機作為一種標準的嵌入式FC接口單元，內嵌于任務系統各功能設備中，通過高速SEIO總線接口與主機單元耦合，為功能子系統提供高速FC接入和通信服務，滿足高速、高可靠的圖像、語音、數據以及控制信息的傳輸要求，其用量極大。因此SRIO接口FC網絡節點集成測試設備需滿足如下要求：

（1）完成FC接口機SRIO接口的通信測試;

（2）滿足批量SRIO接口FC網絡節點的測試驗證及環境試驗、交付等工作;

（3）高可靠性，可滿足長期重復進行產品測試及環境應力試驗;

（4）能滿足批量產品自動化測試，降低人力資源要求，同時避免手工操作的失誤。

綜上對集成測試設備的需求分析，本文設計擬采用如圖1所示的架構。

該設計將集成測試設備分為兩個部分，分別是處理器模塊及FC網絡節點機箱，處理器模塊提供測試數據激勵、測試控制以及各類測試相關接口的引出;FC網絡節點機箱用于為FC網絡節點提供電源、加固安裝以及接口引出，多路SRIO信息交換以及FC數據數據交換。處理器模塊與FC網絡節點機箱之間使用高速線纜提供SRIO鏈路的物理通路，實現處理器模塊和FC網絡節點機箱的遠程連接，以滿足測試處理器模塊與受試產品分離工作的要求，提高測試設備的可靠性。

3 詳細設計

本文所設計的集成測試設備采用VPX架構。

3.1 處理器模塊設計選型

處理器模塊通過SRIO交換開關實現對多個FC網絡節點設備的測試控制，提供測試數據激勵源、并對接收數據進行檢測。處理器模塊處于試驗環境之外，為了縮短開發周期，降低研制成本，且處理器模塊支持多個FC網絡節點同時進行測試，本設計按以下原則設計：

（1）采用商用帶有SRIO接口的處理器模塊，減少研發成本及研發周期;

（2）可以輸出多個數據激勵，以支持多個設備批量測試。

3.2 FC網絡節點機箱設計

FC網絡節點機箱用于安裝FC網絡節點，并隨受試產品進行各種環境試驗，包含背板、SRIO交換模塊、FC交換模塊、受試產品轉換板及機箱等五部分。因機箱要重復的進行各項環境試驗，本方案中遵循以下設計原則：

（1）FC網絡節點機箱中的所有模塊盡量減少器件種類，提高設計可靠性;

（2）模塊化設計，便于維修，能夠有效縮短維護時間，降低維護成本;

（3）滿足多套FC網絡節點設備同時進行測試試驗，便于產品量產;

（4）具備良好的散熱和抗振能力，滿足通用軍用環境試驗的要求。

根據以上四點設計原則，背板的設計主要實現電源轉換，使用直流大功率電源將28V轉換成5V，為被測FC網絡節點及SRIO交換模塊提供電源;

SRIO交換模塊實現外部主機一路SRIO對多個FC網絡節點設備的控制和測試;該模塊的設計采用標準的3U VPX結構，采用符合VITA42標準的要求的軍用連接器。

FC 數據交換模塊采用3U VPX結構，實現6路FC網絡節點設備之間的FC數據交換。該模塊可使用具有6個FC端口的交換機，實現可配置的數據交換;如測試過程僅需要點到點FC交換拓撲結構，則可以使用轉接板將點到點通信的FC網絡節點設備FC接口進行連接。

FC網絡節點采用與交換模塊相同的機構及底板連接器，集成與FC網絡節點相匹配的高速連接器件，實現FC網絡節點接口連接器安裝加固及散熱，保證FC網絡節點具有良好的散熱和抗振能力。

機箱的設計主要考慮受試產品及交換模塊的散熱及振動，本文采用通用航空機箱的設計方法進行設計和生產，采用加厚機箱壁和外部翅片設計，增加機箱熱容量及散熱能力。

機箱的組成如圖2所示。

4 關鍵技術

4.1 模塊化設計

集成測試設備采用模塊化設計，將測試設備按功能拆分成不同的單元模塊，盡可能將測試設備中的功能單元與受試設備分離。

首先，集成測試設備中較為復雜的處理器模塊在產品測試、試驗過程中一直處在實驗室環境，溫度及振動等環境應力較小，采用普通商用SRIO接口處理器模塊。

其次，FC網絡節點設備機箱按照功能單元分成機箱母版、SRIO交換模塊、FC數據交換模塊。其中母版上集成28V-5V電源轉換，為SRIO交換模塊、FC數據交換模塊及受試產品提供電源;同時為受試產品及交換模塊之間提供FC及SRIO物理鏈路。SRIO交換模塊使用SRIO交換開關來擴展處理器模塊控制SRIO設備的數量，實現1個處理器模塊對多個SRIO設備的控制及測試。FC數據交換模塊可根據具體測試需求確定FC交換拓撲結構，本設計中采用最簡單的FC點到點通信模式對產品進行測試，因此FC數據交換模塊僅需要將點點測試的產品FC接口收發進行連接，提供FC物理鏈路即可。

模塊化設計能最大限度地利用現有成熟的測試模塊，為后續新的測試設備開發提供便利。同時縮短了設計周期，增加了測試設備的可靠性。

4.2 自動化測試

FC網絡節點為FC網絡中各子系統提供FC接入服務，每個接入FC網絡的子系統至少需要一個，因此需求量較大，設計生產周期短。為了快速滿足各子系統接入FC網絡的需求，保證FC網絡節點產品的測試、試驗及生產進度，降低生產成本，集成測試設備需滿足產品自動批量測試。自動化測試軟件運行在處理模塊中，通過處理器SRIO接口實現對SRIO交換模塊的配置，進而控制多個FC網絡節點設備的數據收發，完成對傳測試中收發數據的對比，并生成測試報告。自動化測試的工作流程如圖3所示。

5 結束語

該集成測試設備可實現6個SRIO接口FC網絡節點產品進行環境試驗，并完成產品的自動化測試，處理器模塊通過SRIO交換開關實現一個處理器對多個SRIO接口FC網絡節點的控制和測試，試驗過程使用點到點FC數據交換模塊，大幅降低試驗設備的設計難度，提高試驗設備的可靠性。同時，受試產品與處理器模塊通過高速線纜連接，使得處理器模塊處于試驗室環境，免受試驗環境應力破壞，大大提高了設備中處理器模塊的使用壽命，為后續產品批量生產、測試、試驗及交付提供了保證。該設計方法適用于接口類產品測試設備的設計，能大大提高測試設備的可靠性，其次，相同接口類型的產品通過轉接板進行產品適配，從而實現測試設備的統型設計，能夠有效減少測試設備種類，大大降低設計成本，有著較好的應用和推廣前景。

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