一種控制板測試平臺設(shè)計(jì)

航天南湖電子信息技術(shù)股份有限公司 楊 柳 陳 剛 董 榮

本文介紹了一種控制板測試平臺設(shè)計(jì)方法，用于測試?yán)走_(dá)各種定制通訊設(shè)備。采用標(biāo)準(zhǔn)插箱設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)通用測試軟件，可測試RS485串口、RS422串口、RS232串口、TTL信號、RS422信號、光纖信號，測試結(jié)果通過指示燈指示。

雷達(dá)設(shè)備量大，各種分系統(tǒng)設(shè)備互聯(lián)需要多種定制通訊設(shè)備，涉及到的接口多，測試需要搭建復(fù)雜的測試平臺并人為觀測檢測結(jié)果，耗時(shí)長。本文介紹了一種控制板測試平臺設(shè)計(jì)，集成了一般定制通訊設(shè)備的測試接口，可接入多個(gè)通訊設(shè)備，測試其鏈路和功能，測試結(jié)果以指示燈顯示，測量方便，極大簡化了測量過程。

1 組成

控制板測試平臺由1塊測試板、1個(gè)5V直流電源模塊、1個(gè)外置計(jì)算機(jī)、1個(gè)外置示波器組成。

2 系統(tǒng)性能

控制板測試平臺測試板采用FPGA嵌入式技術(shù)，F(xiàn)IFO_UART串口實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通訊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的通訊控制及通訊轉(zhuǎn)發(fā)功能。通過計(jì)算機(jī)串口調(diào)試助手發(fā)送報(bào)文來模擬測試系統(tǒng)所需的控制信號。測試板在接收到報(bào)文后，一部分重新打包按照通訊協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)給被測試設(shè)備，另外一部分用來產(chǎn)生控制信號。這兩部分的信號通過210芯插座或者光纖或者面板DC37芯連接器傳輸。被測試設(shè)備對控制報(bào)文及控制信號進(jìn)行相應(yīng)的處理，并將處理結(jié)果以通訊報(bào)文或者控制信號的方式發(fā)送出去，傳輸?shù)男问饺匀话ü饫w信號及電平信號。所有的輸出信號都會再次回到測試板上，最終用來檢測被測試設(shè)備的各項(xiàng)功能是否正常。

3 技術(shù)要求

3.1 測試結(jié)果要求

控制板測試平臺上測試結(jié)果狀態(tài)指示簡單明確。

3.2 接口要求

31路RS485輸入接口、12路RS485輸出接口、2對RS232串口、26路TTL輸入接口、22路TTL輸出接口、4路LVDS輸出接口、3對光纖收發(fā)接口。

4 原理框圖

控制板測試平臺原理框圖如圖1所示。

圖1 控制板測試平臺測試原理框圖

5 控制板測試平臺測試板設(shè)計(jì)

5.1 測試板設(shè)計(jì)

測試板是整個(gè)控制板測試平臺的核心，其邏輯控制電路采用FPGA技術(shù)，使用Altera公司的可編程邏輯器件EP2C70F672I8N作為終端數(shù)據(jù)采集模塊，完成對被測控制板被檢測信號的處理和控制。外圍采用FIFO_UART串口，信號形式為RS422、RS232，波特率為9600 bps～1152000bps可選，以板載晶振為FPGA提供時(shí)鐘源?？紤]到使用FPGA中的NIOSII內(nèi)核實(shí)現(xiàn)通訊控制，需要較大存儲空間，增加了一片RAM HY57V641620HG（16bit寬8M字節(jié)的SDRAM）。

測試板采用DC5V直流供電，通過內(nèi)部電源模塊轉(zhuǎn)換為DC3.3V、DC1.5V、DC1.2V。其中DC3.3V為FPGA的I/O BANK區(qū)、板載晶振、外圍電路供電，DC1.5V、DC1.2V為FPGA邏輯單元供電。

測試板主要作用是模擬被測控制板的外部數(shù)字接口，提供被測控制板的測試接口，并能清晰方便地根據(jù)面板的指示燈狀態(tài)或測試孔上信號確認(rèn)測試結(jié)果。綜合整理被測控制板的不同類型的接口數(shù)量及特殊要求設(shè)計(jì)測試板，原理圖如圖2所示。

圖2 測試板原理圖

5.2 接口設(shè)計(jì)

其中測試板上安裝有4個(gè)PDS210插座、1個(gè)DC37插座分別用來輸出/輸出RS422、RS485、LVDS接口信號，并設(shè)計(jì)有12個(gè)狀態(tài)指示燈、1個(gè)DE9串口可連接計(jì)算機(jī)串口用做通訊串口，1個(gè)50芯和1個(gè)40芯的排針母座測試孔可用示波器檢測所有TTL信號，3對SFP光纖收發(fā)模塊用于光通訊。

電源輸入接口：220V交流輸入。

測試板電源輸入接口：5V直流、28V直流。

管腳定義為：1：5V，2：5V地，5：28V地，6：28V。

5.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

控制板測試平臺插箱設(shè)計(jì)為寬24寸，高度6U。插箱的電源輸入為220V，插箱的后面安裝有三芯電源插座板為電源模塊提供電源，如圖3所示。

圖3 控制板測試平臺插箱

6 使用和維修

6.1 使用注意事項(xiàng)

（1）使用前機(jī)箱必須接地良好；打開電源開關(guān)，觀測電源正常指示燈顯示，故障指示燈熄滅，表示供電正常，可使用本測試平臺進(jìn)行測試；

（2）測試時(shí)確保測試板上的5個(gè)PDS210連接器接觸良好；

（3）各控制字的輸入要嚴(yán)格按照通信協(xié)議的規(guī)定對應(yīng)相應(yīng)字節(jié)。

6.2 使用方法

通電按使用注意事項(xiàng)操作，通電后，測試平臺即正常工作。

（1）根據(jù)不同類型的測試板卡，參照說明書，將測試板上的開關(guān)S8的八位狀態(tài)撥到合適的位置；

（2）將測試板與被測試板卡插入對應(yīng)槽位內(nèi)，且接觸緊密穩(wěn)定；

（3）用USB－RS232電纜連接電腦USB口與測試板面板串口1；

（4）使用光纖連接測試板上的光電模塊與測試板上的光電模塊，收發(fā)交換；

（5）通過電腦發(fā)送對應(yīng)的測試報(bào)文，即可開始對應(yīng)的功能測試。

6.3 維修

常見故障現(xiàn)象和可能產(chǎn)生的原因及排除方法如下：

（1）電源無輸出

產(chǎn)生的原因可能是電源轉(zhuǎn)換處接線問題或者是工作不正常。檢查機(jī)柜側(cè)面的電源轉(zhuǎn)換模塊指示燈是否為綠色，輸出端的正負(fù)級是否連接正確。如果檢查均無問題，建議更換電源線及轉(zhuǎn)換模塊。

（2）串口通訊不通

首先檢測串口調(diào)試助手設(shè)置是否正確，然后用示波器對D27（MAX3232）芯片13、12引腳進(jìn)行測量，檢查是否有信號輸入。如果檢測無問題，再對D27芯片的11、14引腳進(jìn)行測量，檢查是否有信號輸出。如果檢測均無問題，建議更換USB-RS232串口電纜。

（3）程序燒寫加載錯(cuò)誤

檢查芯片D34（CPLD）的電路是否焊接無誤，控制程序是否已經(jīng)燒寫過。同時(shí)檢查開關(guān)S8有無虛焊現(xiàn)象，并保證燒寫與載入時(shí)開關(guān)處于相同的狀態(tài)。如果檢測均無問題，建議更換CPLD芯片。

（4）光纖通訊不正常

使用光纖短接光模塊的發(fā)送與接收端。觀察RXREADY指示等是否為綠色，如果沒有變?yōu)榫G色，檢查光纖協(xié)議芯片附近的開關(guān)設(shè)置是否正確，如果開關(guān)設(shè)置正確，檢查協(xié)議芯片電路是否有焊接問題，用示波器測試所有控制引腳，電平是否符合要求，如果上述檢測均無問題，建議更換協(xié)議芯片及光模塊。

總結(jié)：控制板測試平臺主要運(yùn)用了以下器材：FPGA采用了ALTERA公司的EP2C70F672I8N，差分轉(zhuǎn)換器件采用了MAXIM公司的MAX3078、MAX3077系列芯片，計(jì)算機(jī)串口通訊采用了MAXIM公司的MAX3232。以上這些主要器材都是市場上的一些成熟技術(shù)，質(zhì)量有保障，均為貨架產(chǎn)品，供貨及時(shí)。

本產(chǎn)品符合工藝性要求，與原來的測試過程和方法相比，本產(chǎn)品可以替代原有測試方法使用多組驅(qū)動轉(zhuǎn)換模塊、多組自定義線纜，精簡了測試連接，節(jié)約了成本。測量全部接口并生成結(jié)果的時(shí)間為10min，提高了效率。