某弹载模块测试系统的设计与实现

摘  要： 根据弹载模块的特点，制定了基于PXI总线的弹载测试系统的设计方案，并对其工作原理进行阐述。该测试系统采用PXI总线结构，整套系统故障诊断能力强，可靠性高，并且已投入某弹载模块的批量生产中。实践证明该系统设计满足用户使用要求。

关键词： PXI总线； 弹载模块； 测试系统； 设计

中图分类号： TN911.7⁃34                      文献标识码： A                        文章编号： 1004⁃373X（2014）23⁃0094⁃03

Design and implementation of testing system for missile⁃borne module

ZHANG Jing， ZHANG Yang， PENG Gang⁃feng， ZHANG Wei， REN Li⁃zi

（AVIC Xi’an Aeronautics Computing Technique Research Institute， Xi’an 710119， China）

Abstract： According to the characteristics of the missile⁃borne module， a design scheme of missile⁃borne testing system based on PXI bus was formulated. Its working principle was elaborated. The PXI bus structure was adopted in the testing system. The whole system has strong fault diagnosis ability and high reliability. It has been put into mass production for some missile⁃borne module. Practical application proves that the design of system has met the requirements of users.

Keywords： PXI bus； missile⁃borne module； testing system； design

弹载计算机是现代导弹制导与控制系统的核心装置，其性能的好坏直接关系到精确制导的精度和杀伤目标的概率。而弹载模块作为弹载计算机的主要组成部分，对自动测试系统的要求更加高，要求其系统具有较强的故障诊断能力、可移植性和健壮性，且操作界面简单，能够代替人进行精确测量。

1  PXI测试方案的确定

PXI是一种专为工业数据采集和自动化应用量身定制的模块化平台，具备机械、电气与软件等多方面的专业特性， 是一个模块化的平台。PXI总线仪器具有体积小、成本低、性能高、可扩展性强、适用测量和自动化系统平台等特点，比台式PC提供的I/O扩展槽更多，更加紧凑，而且更节省空间，并且有较强的抗撞击与振动的优点。基于以上特点，弹载测试设备选用基于PXI总线的测试系统来实现测试和控制功能。

2 测试系统的原理和组成

2.1 测试系统的功能

本文研制的测试系统是某弹载模块的专用测试设备，实现的主要功能包括：

（1） 为弹载模块提供多路电源及供电检测；

（2） 对弹载模块进行测试， 能够模拟导弹系统中的控制、故检，并对弹载模块的群信号进行采集、显示、存储、自动判读及打印， 用于调试、检验弹载模块的性能；

（3） 在弹载测试系统进行测试时提供信号源（模拟控制、故检、利用系统发送信号）。

对弹载模块性能测试的重点是能够模拟导弹控制系统、利用系统、故检系统给弹载模块发送多路脉冲信号，对变换后的群信号进行采集。

2.2 测试系统的工作原理

通过对某弹载模块性能测试要求的研究与分析，结合计算机测控技术的发展趋势、实现和成本控制两方面考虑，测试设备在硬件上采用了工控机+PXI平台+适配器的组成模式，在测试软件上采用了上位机+下位机（即目标机，在此指弹载模块）配合测试的组成模式并采用模块化设计。测试设备在结构上采用19英寸标准机柜一体化安装方式。

根据弹载模块各种被测项的测试要求，测试设备通过三种技术实现方式完成检测任务：由测试设备输出激励信号，启动目标机测试程序对输入激励信号进行采集处理，并将结果回送上位机；由测试设备发指令启动目标机测试程序对在板功能电路及接口进行内检，并将结果回送上位机；由测试设备发指令启动目标机测试程序控制在板功能电路及接口输出特征信号，再送测试设备的上位机或通用仪器进行采集并进行结果判读。

测试过程以测试设备为主控设备，由测试设备发出测试命令，被测试对象响应并将结果返回给测试设备，测试设备负责测试结果评估。即测试设备为“主”，被测产品为“从”，测试设备发出的测试控制命令和被测产品响应的应答数据通过测试设备与被测产品中的专用控制通道（RS 232/RS 422）在两者之间进行传递。

2.3 测试系统的组成

测试设备主要包括测控平台、供电及适配器单元和测试软件。其功能组成框图见图1。

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图1 系统功能组成图

测试设备系统结构采用19英寸机柜式结构，机柜内包含信号源、示波器、供电及适配器单元、KVM键盘/显示器组合、PXI机箱、工控机部件、附件箱等。

3 系统硬件的设计

测试系统的硬件主要由PXI测控平台、供电及适配器单元等组成。

3.1 测控平台

测控平台是系统的核心，控制整个测试过程，产生测试所需的激励信号，接收被测试设备产生的输出信号，对测试结果进行分析判断。测控平台由PXI平台（含功能模块）、工控机部件（含功能模块）、通用仪器（示波器、信号源等）组成。PXI平台采用外部控制方式，工控机作为外部控制器通过MXI套件与PXI平台相连。

PXI平台由PXI机箱、功能模块、远程控制卡套件及连接电缆组成。PXI机箱选用8槽机箱，型号为PXI⁃1042。功能模板包括16通道（16⁃Bit）D/A输出卡PXI⁃6704、24通道复用矩阵开关PXI⁃2501、多功能卡PXI⁃6251、4端口RS 422接口卡PXI⁃8431/4，用于被测产品激励信号的产生及输出信号的检测，同时完成测试时的数字通信功能。远程控制卡套件选用PXI⁃PCI8361，配1 m铜缆对接工控机和PXI平台。连接电缆用于功能模板和信号匹配电路板的对接，包括屏蔽电缆SH68⁃68⁃D1两根，长度为1 m，用于PXI⁃6704和PXI⁃2501板卡的对接；SHC68⁃68⁃EPM一根，长度为1 m，用于PXI⁃6251板卡的对接；S8串行电缆一根，长度为1 m，用于PXI⁃8431/4板卡的对接。

工控机部件选用研华IPC⁃610机箱，基本配置为双核CPU、1 GB内存和1 TB硬盘，具有双网口和一个RS 232串口，网口用于示波器和信号源的LXI接口，串口用于和信号匹配电路板的测试通信。

通用仪器包括信号源和示波器，信号源选用安捷伦公司双通道20 MHz信号源，型号为33522A，用于弹载模块的高速A/D输入信号模拟；示波器选用安捷伦公司四通道350 MHz带宽示波器，型号为DSOX3034A，用于弹载模块PWM输出信号检测显示和读写时序的监测显示。

3.2 供电及适配器单元

供电及适配器单元用于为被测产品提供工作电源并检测，实现测控平台输入输出信号和被测产品对外连接信号的匹配。供电及适配器单元由AC/DC电源、信号匹配电路板、产品供电电源监测仪表、控制面板及信号匹配电路板滑动机构组成。

AC/DC电源选用朝阳电源4NIC系列产品，提供弹载模块的工作电源和信号匹配电路板工作电源。

信号匹配电路板是测试设备的重要组成部分和信号中枢，主要功能包括与被测目标板对接、目标板供电监测电路实现、目标板测试所需外部资源配置、测控平台（PXI平台、工控机部件、通用仪器）与目标板间测试信号的转接和调理等。

产品供电电源监测仪表用于目标板直流供电电压及电流的检测显示，3块目标板共计6路直流供电，仪表区共有6块数字电压表和6块数字电流表。

控制面板用于电源开关、复位开关、BNC射频同轴连接器（信号源及示波器信号转接用）。

信号匹配电路滑动机构采用抽屉式结构，测试前，将信号匹配电路板从机柜中拉出，便于被测目标板通过专用的印制板接插件与信号匹配电路板对接；对接好后，可保持原位或将信号匹配板推回机柜进行产品测试，滑动机构的行程为100 mm。

被测目标板通过专用的印制板接插件与适配器电路板对接。适配器的主要功能包括目标板供电、目标板外部存储配置、测试信号的转接和调理等。

4  系统软件的设计

该测试系统采用Windows XP操作系统，Lab Windows/CVI软件开发环境。

测试软件由上位机测试软件和目标机测试软件组成。上位机测试软件配置于工控机部件上，目标机测试软件配置于被测产品上，两组软件依据测控需求和硬件资源，从便于测试角度合理划分功能，配合完成对被测产品的功能及性能测试。上位机测试软件组成框图见图2，弹载模块内置测试软件见图3。

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图2 上位机测试软件组成框图

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图3 目标要测试软件组成框图

测试软件提供自动和手动两种测试方法。自动测试按照测试方案对用户指定的被测产品接口通道进行测试，测试过程自动完成，无需用户干预；手动测试根据用户命令对特定通道进行测试，测试软件允许用户根据被测产口的接口情况进行测试通道的参数设置，以满足多种被测产品的测试需求。测试结果存储在数据库中，提供测试结果查询和报表打印功能。同时，为了保证测试设备的测试准备性，软件还提供测试设备接口自测试功能。

5  结  语

该设备设计中遵循了标准化、模块化、通用化的设计准则，通过上位机和下位机配合测试方法，实现了被测产品的自动化测试和深层次测试。测试可靠度和可信度较高，尤其是针对大批量的弹载模块生产，节省了时间，提高了测试效率；而且该测试设备操作界面简单，适合生产线测试和检验人员使用，能出色完成被测产品技术状态检查及产品技术保障任务。

该测试设备较好地体现了“管理集中、控制分散”的集散式计算机测控系统的设计思想，符合当前的技术发展趋势，体现了设备的技术先进性。

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