一种基于PXI平台的产品测试适配器设计方法

丁 玲，张 超，胡冠华

（北方自动控制技术研究所，山西 太原 030006）

一种基于PXI平台的产品测试适配器设计方法

丁 玲，张 超，胡冠华

（北方自动控制技术研究所，山西 太原 030006）

文章主要介绍了一种基于PXI平台的产品测试适配器设计方案，对测试适配器的设计原则，以及适配器的功能要求和结构要求进行了说明。

PXI测试平台；测试适配器；适配器开发

近年来，随着信息化智能化武器装备的高速发展，军方对于军工电子产品的产品交验，以及后期装备使用维护的智能化和快速化要求越来越迫切，从而衍生出大量的基于PXI平台的产品测试适配器设计需求。因此，本文以某海军中修课题为背景的测试适配器设计为例子，说明测试适配器的设计原则和方法，希望能为今后适配器的设计模块化、标准化提供便利。

1 PXI测试平台简介

PXI测试平台是一个用于测量和自动化系统的坚固的基于PC的平台，是一种模块化的总线结构平台。PXI将PCI电气总线特性与坚固的、模块化、欧洲卡机械封装的CompactPCI相结合，并增加了专门的同步总线和关键的软件特性，从而能够承受在实际应用中的恶劣环境。目前，国内外大的硬件开发厂商和专门的测试技术公司都有自己开发的PXI测试平台。

PXI测试平台硬件资源丰富，包括交直流供电、指令信号、A/D、D/A、电压电阻测量、波形采集、高速数字I/O、计时计数、任意波输出、继电器控制信号、射频信号测试分析等资源，可根据被测信号特点灵活配置。

2 测试适配器设计原则

通常，测试适配器设计原则归纳起来有以下几点：（1）模块化应用架构。适配器的结构设计遵循模块化设计架构，易插拔、易更换、易扩展。（2）高可靠性。具有足够的结构牢固性、操作寿命，满足高可靠性设计要求。（3）维修维护性。易于维修，拆卸方便，可快速组装及更换内部单元，维修维护性好。

3 测试适配器总体功能要求及其设计方法

3.1 测试适配器总体功能要求

基于被测电子部件的信号特点，所设计的适配器需要满足的功能要求汇总如下：（1）PXI测试平台与被测电子单元组合信号转接适配功能；（2）适配器面板布局合理，提供计量接口；（3）自动插错发现（识别码、识别电阻等）；（4）完成被检测信号的隔离、调理；（5）完成自动测试设备提供激励信号的隔离、调理；（6）产生特殊需求的激励信号；（7）模拟部分被检测功能部件的典型状态信号；（8）具备RS232/422/485等通信通道的转接功能。

3.2 测试适配器功能设计方法

测试适配器的功能设计主要包括信号调理、自动识别设计、可扩展性设计、电源设计处理等几方面。

3.2.1 信号调理

信号调理可以完成如下功能：（1）充分扩展仪器模块的功能。数字多用表、信号源、数字化仪、计数计时器等仪器模块的测量通道数目有限，通过与矩阵开关模块及信号调理模块的组合、配置、扩展，可以实现测试通道的极大扩展，也可实现经过信号调理模块的控制切换作用，实现各种仪器资源/信号的切换输入/输出等功能。（2）输入输出信号的调理。当被测信号的指标超出自动测试系统仪器模块输入指标时，需经过调理变换，如阻抗变换、放大、衰减、隔离等措施。对于模拟量的信号隔离，采用具有高输入输出隔离特性的隔离放大器实现。（3）特殊的调理。对于需要特殊的调理信号，如逻辑时序信号、延迟等待信号、非标准信号的标准化变换等，采用专用的特殊调理模块完成。

3.2.2 自动识别

测试接口适配器具有自动识别功能，即当适配器挂载到自动测试系统的公共测试接口ICA，自动测试系统主控计算机可自动识别当前适配器的种类及功能。测试接口适配器挂载到自动测试系统的公共测试接口端后，自动测试系统主控计算机自动读取适配器识别槽位的信息，并在主控计算机内适配器地址库中查询，从而判断适配器的型号、功能等。

3.2.3 可扩展性

以标准插卡式结构设计的通用测试适配器，具有良好的应用扩展性。其扩展性主要体现在两方面：（1）适配器功能扩展时，可根据所需扩展的功能，在适配器机笼预留的插卡槽位中插入相应标准3U功能模块，从而扩展适配器的功能；（2）针对不同对象的测试任务，即可更换不同的测试接口适配器，也可不需整体更换测试适配器，只需更换内部的功能模块即可。

3.2.4 电源设计处理

测试适配器应确保在不测试时，测试接口不带电。由于被测对象是由专用电源单元供电，自动测试系统由系统加电组合提供工作电源，两个电源系统彼此隔离，因此，为保证在不测试时测试接口不带电，应可靠接通/断开测试适配器内部各模块的工作电压。

在ICA接口与测试适配器的供电电源入口处设计高性能切换开关，测试适配器面板上提供电源按钮，由工作人员手动选择测试适配器工作电源接通/断开状态。

4 测试适配器结构设计

根据适配器功能的复杂程度，可将适配器的组成结构划分为“机箱+内部线缆+信号调理板”或“机箱+机笼+背板+功能模块”的结构形式，其主要包括外部结构和内部结构。

以某单体测试适配器产品为例，其外部结构如图1所示，主要包括：结构框架、前面板、上盖、侧面板、底面板、后面板及ITA框。

图1 适配器外部结构

其内部结构如图2所示，主要包括：机笼、背板、功能模块、连接电缆及固定件。

图2 内部结构示意

4.1 前面板要求

测试适配器前面板为独立结构安装在适配器机箱框架的前弯边上，并在其上安装连接器，从而完成适配器内部直通信号与被测设备之间的信号互连和转接。（1）状态指示区。以多个指示灯形式指示当前测试运行的状态，如电源状态、关键信号状态等。（2）电源按钮。作为测试适配器正常工作电源的接通/断开控制；当接通电源时，测试适配器内部各功能模块均开始工作；当断开电源时，测试适配器断电。（3）航插接口。航插安装在测试适配器的正面，用于系统与被测对象的信号转接，航插应采用快速分离的孔型插座连接器，各类接口的型号和数量由根据各自测试需求自行制定。

4.2 功能模块结构

功能模块分为主控板与分功能板，其中主控板分布控制器、通信接口、显示接口以及部分专用接口；分功能板根据所需实现的功能分为继电器分板、专用信号产生以及通信板等。背板固定支撑各个功能板，并且主控板的控制信号可以通过背板走线传输到分功能板，从而为扩展分功能板提供兼容接口。

功能模块上方具有必要的接插件，可以实现信号的搭建、混接等；设计助拔器可以便于模块安装拆卸方便，可延导轨纵向插入机笼内。

4.3 装配要求

在采用机笼方式下，对功能模块固定结构采取垂直插入方式，在适配器内通过机笼的垂直导轨进行垂直方向定位及移动，并且通过紧固压条在顶部压紧作用，避免功能模块在适配器内水平方向松动以及造成的接触不良，从而增强适配器板卡连接抗震性与可靠性。结构布局如图3所示。

图3 功能模块安装示意

5 结语

通过该基于PXI平台的产品测试适配器设计方法，可灵活设计各种单体级电子产品适配器，为今后适配器的设计模块化、标准化提供便利。

[1]马占新.适配器开发检讨指标[J].电子制作，2014（4x）：39.

[2]航天测控技术中心.航天测控技术讲义[Z].航天测控技术中心，2012.

[3]张永德.基于ARM的DeviceNet一体化适配器开发[J].测控技术，2008（12）：62-64.

A product testing adapter design method based on PXI platform

Ding Ling, Zhang Chao, Hu Guanhua
（North Automatic Control Technology Institute, Taiyuan 030006, China）

This paper mainly introduces a product testing adapter design method based on PXI platform. The design principle of testing adapter, and the functional and structural requirements of adapter are explained.

PXI test platform; testing adapter; adapter development

丁玲（1985— ），女，山西运城人，硕士，工程师；研究方向：图像处理。