一种远程接口单元测试系统设计

2022-02-28范新明陈亚玲

山西电子技术 2022年1期

范新明，艾莉，王梅，陈亚玲，庞鹏

(1.航空工业西安航空计算技术研究所，陕西西安 710068；2.北京计算机技术及应用研究所，北京 100854)

0 引言

飞机机电系统作为飞机的平台系统，是飞机执行其他任务的基本保障。飞机机电系统主要包括燃油系统、液压系统、刹车系统、起落架系统、救生系统、前轮转弯系统以及电源等其他系统。机电系统涉及多种不同种类的传感器、多种不同种类的阀、电机、作动筒等部件，机电管理是飞机架构中重要的组成部分。远程接口单元作为机电管理子系统的核心产品，主要完成机电系统的数据采集，解算和上传，同时接收总线指令执行相应的输出[1-6]。与传统机载机电设备相比，远程接口单元的装备量大，接口信号种类多，测试验证压力大。为了提高远程接口单元的生产调试效率和测试覆盖率，本文设计了一种远程接口单元测试系统(简称RIUCTE)。该系统基于LabWindows/CVI软件开发，不仅能够实现远程接口单元的接口级测试，而且能够实现远程接口单元的应用组网测试，能够很好支持RIU的生产调试，同时对于RIU的系统验证具有较大地帮助。

1 RIU架构

远程接口单元包含CMM模块、CPM模块、PDM模块、E3M模块以及WDU模块和BCU模块。其中CMM模块为处理器模块，实现数据处理及结算功能，处理器选用PowerPC2020处理器，采用PCIe总线与CPM模块进行通讯。CPM模块实现FPGA电路、1394B通讯以及模拟量采集控制。PDM模块主要实现离散量采集、离散量输出、模拟量输出以及功率输出。E3M模块主要实现雷电防护。远程接口单元包含的信号接口如表1所示。

表1 RIU接口表

2 RIU测试需求

RIU的测试需求包括以下几个方面：

2.1 RIU硬件平台测试要求

1) RIUCTE应具有对单RIU独立测试的能力。单台RIU进行测试时，按照单台产品接口最大量化进行测试；

2) RIUCTE应具有四台整机同时进行平台测试能力，同时测试时按照整机机位识别测试平台；

3) RIUCTE对远程接口单元进行平台测试时，按照编制的1394通讯协议进行；

4) 应能够对RIU硬件平台完成自动测试，能够进行单次测试和循环测试；

5) RIU产品进行测试时，对产品编号、软件版本、测试时机、测试结果等信息进行保存记录。

2.2 RIU应用测试要求

RIUCTE应用测试能够对RIU组网的应用程序正常功能进行100%验证。应用测试时，测试需要满足如下要求：

1) 按照机电管理子系统功能需求，实时仿真供电分系统、燃油分系统、环控分系统、防火分系统、起落架分系统、前轮转弯分系统、刹车分系统、液压分系统等交联分系统功能；

2) 按照机电管理子系统功能需求，实时仿真与RIU通过RS422总线交联的机载设备功能；

3) 按照机电管理子系统功能需求，实时仿真与RIU通过HB6096总线交联的机载设备功能；

4) 按照机电管理子系统功能需求，实时仿真与RIU通过1394B总线交联的机载设备功能；

5) 应能够对前后机身RIU产品应用测试完成自动测试，能够进行单次测试和循环测试;

6) RIU产品进行测试时，对产品编号、软件版本、测试时机、测试结果等信息进行保存记录。

3 测试系统设计

3.1 测试系统硬件设计

远程接口单元测试系统的硬件组成如图1所示。远程接口单元测试系统从功能上分为总控设备和仿真控制设备两部分，两者之间通过反射内存交联，其中仿真控制设备由PXI工控系统、调理箱、产品供电电源、设备电源、适配接口、显示器/鼠标/键盘等组成。

图1 测试系统硬件组成

远程接口单元便携测试设备供电单元由一台电源时序器实现，电源时序器自带空气开关与滤波功能，可通过电脑程控设置输出接口的上电顺序及延时时间。PXI工控系统由2台NI PXIe18槽机箱组成，安装零槽控制器、模拟量采集卡、离散量输出卡、旋变信号仿真卡、串口卡等，两个机箱通过PXIe机箱扩展卡连接，工控机内部共安装34张板卡。信号调理箱主要实现RIU输出电磁阀、电动活门、刹车伺服阀等控制信号负载的模拟及火警传感器、温度传感器等信号的模拟，实现RIU供电控制及上电状态指示。

3.2 测试系统软件设计

RIUCTE设备的操作系统为Windows 7平台，系统开发平台采用LabWindows/CVI 2017，满足大容量数据处理与存储能力。

测试系统的主要功能有：

1) 登录管理功能；

2) 账户管理功能，包括用户登录验证，权限控制，用户添加、用户删除、密码更改等功能；

3) 板卡启动自检；

4) 信号校准；

5) 硬件平台测试；

6) 系统组网测试；

7) 1394B总线监控。

按照软件功能需求将程序划分为启动、系统管理、校准功能、硬件平台测试、系统应用组网测试、1394B总线仿真、RS422总线仿真等几大模块，使整个软件结构清晰，便于维护和升级。具体的软件功能模块划分如图2所示。

图2 软件功能模块组成

测试程序主要由启动、系统管理、信号校准、硬件平台测试、系统应用组网测试、1394B总线仿真、RS422总线仿真、退出等模块组成，各个模块又由其子模块组成。启动模块由启动界面、系统登录、启动自检等子模块组成；系统管理由账户管理、帮助、关于、日志管理等子模块组成；数据管理模块由数据采集存储、数据回放等模块组成。

测试系统的分层结构分为人机交互层、业务逻辑层、数据访问层以及硬件操作层。人机交互层主要由启动界面、用户登录、板卡自检、信号校准、总线仿真、测试操作、系统管理、数据管理等组成。业务逻辑层主要负责完成对测试过程中产生的数据进行处理以及界面操作响应等。在数据库中存储了软件的配置数据，数据访问层主要负责完成对数据库中相关配置信息的访问及硬件操作层数据的交互传递等。硬件操作层负责完成具体的硬件操作和数据通讯，主要包括总线数据的收发、硬线信号的输入输出等。软件系统分层结构如图3所示。

图3 软件系统分层结构图

图4所示为测试设备软件流程图，启动程序后，界面显示欢迎界面，显示用户登录界面。用户输入用户名和密码，验证失败会提示用户，用户可选择退出程序或重新登录。用户登录成功后，程序自动执行初始化操作，从数据库中读取程序配置参数，更新用户登录信息，然后自动执行启动自检，即自动检查所有硬件板卡、仪器仪表等硬件资源是否正常可用，自检到Fail项提示用户，并由用户选择继续使用程序或直接退出程序检查维修。启动自检通过或自检失败但用户选择继续操作时，程序执行主程序初始化操作并显示主程序界面，主程序启动后，同时启动硬线信号采集、总线收发等多线程，主线程等待响应用户界面操作。