CN101593479A - 一种航空电子显示器的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空电子显示器的测试方法，利用该方法可以对航空电子显示设备的图像显示信号进行分析，从而获得其显示原理。该方法通过如下方式实现：首先进行电路分析，然后根据分析结果设计测试系统，再利用测试系统对显示器的信号进行测试采集，通过对采集到的信号的分析，掌握其特性，最后设计信号发生电路，并通过设计的典型图形反推进行验证。
Description
技术领域
本发明涉及电子系统显示测试，尤其涉及一种航空电子显示器的测试方法。
背景技术
EDU-766D和EDU-776D机载多彩电子显示器用于向机组人员显示高度、航向等飞行信息，机长和副驾驶前各装备一套(共4台)，是驾驶舱内的重要仪表。由于其内部结构复杂，还包括高压发生器、偏转线圈、阴极射线管等高电压、大电流等部件，因此EDU的故障发生率较高。EDU的正常工作需要多路信号同时激励，其本身的保护功能非常完整，只要有一路信号时序错误，整个系统就会进入保护状态，表现为“黑屏”，非常难以确定究竟是哪一路信号有了问题；视频显示中，对各路信号的时序、同步要求非常严格，因此获取各路信号的特征参数非常重要；对于信号的特性参数获得，需要进行反复实验、反推等工作，包含许多未知因素，此部分工作难度很大，也非常关键(为了EDU的安全，决不能冒然施加信号实验)。实际使用时，电子显示器(EDU)与符号发生器(SG)连接，接收SG产生的视频信号，实现飞行信息和标志等显示。
通过EDU的接口可以得知，SG提供的高速视频和控制信号是相当复杂的，其中包括了模拟和数字混合信号，而且几乎所有信号都是差分形式的，无法直接使用示波器和逻辑分析仪来进行测量，各路信号间的同步要求都非常严格，这些都给信号测试和分析带来很大的困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种航空电子显示器的测试方法，通过该方法可以对航空电子显示设备的图像显示信号进行分析，从而获得其显示原理。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明一种航空电子显示器的测试方法使用飞行员训练基地的模拟机上连接的EDU和SG完成信号的采集，具体步骤如下：
第一步：通过飞机原理和部品原理进行电路原理分析，明确各测试引脚的信号定义；
第二步：根据各引脚定义，构建信号采集电路，制作信号转换系统，信号转换系统依次连接示波器/逻辑分析仪、电脑，构成模拟机信号测试系统，并验证信号测试系统的保真性；
第三步：使用模拟机信号测试系统对模拟机信号测试采集。通过转接电缆，将模拟机SG输送到EDU的信号引入到信号转换系统，后接入示波器/逻辑分析仪，最后通过电脑显示和存储的采集到的模拟和数字信号图，并用数码相机将所述的模拟和数字信号图对应的显示页面进行对应存储；
第四步：对采集到的信号进行分析，掌握信号特性，设计测试设备，包括信号控制板、信号发生板模拟实现信号；
第五步：设计典型的需要显示的图形，并根据所述的信号特性将图形转化为颜色、X、Y偏转量等数据，根据该数据由测试设备产生的相应信号施加到EDU上，将EDU上显示的内容与所设计的图形对比，一致，则说明所分析得出的显示原理正确，出现不一致的，再进行电路分析，重复上述过程，直至信号控制和所设计的图形一致。
本发明的有益效果如下：
通过使用本发明一种航空电子显示器的测试方法可以对航空电子显示设备的图像显示信号进行分析，从而获得其显示原理，进一步可以为解决显示器的设备故障提供依据。
附图说明
图1为本发明一种航空电子显示器的测试方法的基本流程图；
图2为模拟差分信号转换电路；
图3为数字差分信号转换电路；
图4为对信号测试系统进行测试的流程图；
图5为在模拟机上进行信号采集的方案；
图6为现场采集到的数据截图；
图7为现场采集数据的对应EDU图像；
图8为X DEFLECTION信号对比图；
图9为Y DEFLECTION信号对比图；
图10为X DEFLECTION信号开始处放大图；
图11为X DEFLECTION信号结尾处放大图；
图12为Y DEFLECTION信号开始处放大图；
图13为Y DEFLECTION信号结尾处放大图；
图14为EDU信号时序和同步图；
图15为设计的笔划方式下需要显示的数字；
图16为笔划数据模拟显示截图。
具体实施方式
参见附图1，本发明的具体步骤如下：
第一步：通过飞机原理和部品原理进行电路原理分析，得出EDU的测试信号主要有以下几种：
数字差分信号：7路(对)R、G、B、BEAMTEST、SYNC、INTENSITY和STR/RSTR；
模拟差分信号：2路(对)X和Y偏转扫描；
光强传感器模拟模拟信号：2路；
HLW型亮度模拟信号：2路；
3路故障状态信号：包括EDU异常、温度过高、电子束测试失败；
上述信号可以分为数字信号和模拟信号两大类。
第二步：根据各引脚定义，构建信号采集电路，制作信号转换系统，信号转换系统依次连接示波器/逻辑分析仪、电脑，构成模拟机信号测试系统；
根据EDU测试信号的种类，信号转换系统包括模拟差分信号转换电路和数字差分信号转换电路。
参见附图2，所述的模拟差分信号转换电路采用AD830芯片进行差分信号的转换，并在电路中连接有可调电阻，可以对输入信号进行衰减。
参见附图3，所述的数字差分信号转换电路使用差分接收芯片DS1232进行变换，转换为0-5V TTL标准逻辑电平。
参见附图4，采用PC的视频信号输出作为信号源，验证信号测试系统。首先在PC上设计一个规则的图形，并通过VGA结果将信号发送到测试系统，通过测试系统收集的信号反推，使所述图形再现，并和原设计的图形进行对比。
在验证过程中，根据对比结果进行以下工作：
(1)调整匹配电阻和电容，使得信号转换系统对输入信号的失真最小。
(2)示波器/逻辑分析仪采集参数的合理选择。包括触发方式采样周期、间隔、放大倍数等。参数的选取对信号的采集至关重要。
第三步：使用模拟机信号测试系统对模拟机信号测试采集。参见附图5，通过转接电缆，将SG输送到EDU的信号引入到信号转换系统，然后通过连接示波器/逻辑分析仪，最后通过电脑显示和存储的采集到的模拟和数字信号图，并用数码相机将所述的模拟和数字信号图对应的显示页面进行对应存储；
所述的示波器/逻辑分析仪包含两通道的虚拟示波器和八通道的虚拟逻辑分析仪，存储深度至少为512K；
所述的示波器/逻辑分析仪可以是虚拟仪器DSO-2902；
测试采集的步骤如下：
A：首先，对同步信号进行测试，包括数字同步信号(SYNC)、光栅/笔划显示方式切换信号(STR/RASTER)、X、Y偏转信号。
所述的数字同步信号是EDU的基本信号，只有获得其周期、占孔比信息后，其它信号才可以与此信号同步。如果此信号丢失或时序发生错误，EDU立刻会进入保护状态，其它信号将无效。
所述的光栅/笔划显示方式切换信号决定了显示的刷新周期。另外，此信号需要和BEAMTEST信号配合实现电子束测试。
对于EDU，实现图形显示的电子束的运动轨迹完全由外部信号施加的偏转值来控制，这是完全与通常使用的显示器不点，这样，所述的X、Y偏转信号必须根据图形来变换，造成了测试和以后信号的产生过程非常复杂。除了正常的显示图形外，每个周期X、Y偏转信号还要控制电子束实现其BEAM TEST功能。
在获得以上信号的基础上，制作信号发生实验电路，向EDU施加激励信号，如果故障显示等都正常，则可以继续下面的步骤。
B：对颜色编码进行测试，颜色控制是实现图形显示的关键。
经测试知，EDU共有5路信号控制屏幕显示的颜色，对照表如下。可以看出，在光栅和笔划显示模式下，颜色的解码是不一样的，这就需要针对不同的模式给定不同的颜色值。其中INTENSITY信号改变颜色的相对亮度。
颜色编码
在准确掌握颜色解码的基础上，就可以通过程序控制进行如方框等简单图形的实验。
C：对亮度等模拟量进行测试。亮度、光栅/笔划平衡、光强等模拟量的范围测定。通过外接电位器，调解控制电压，实验屏幕的亮度变换。
第四步：对采集到的信号进行分析，掌握信号特性，设计测试设备，包括信号控制板、信号发生板模拟实现信号；
信号分析分析内容有：X，Y DEFLECTION的幅值，栅格/笔划方式的工作周期，各信号的同步，时长以及时序，尤其是关键信号BEAM TEST的产生时间点和信号长度。
参见附图6，为现场采集到的数据截图，其中靠上方的模拟通道为X DEFLECTION，靠下方的模拟通道为Y DEFLECTION。其余为数字通道。分别测量RAST/RSTR，SYNC，INTENSITY，BEAM TEST，RED，GREEN，BLUE。
参见附图7，为现场采集到的数据对应的EDU图像。
对采集的数据进行特性分析内容有：X，Y DEFLECTION的幅值，栅格/笔划方式的工作周期，各信号的同步，时长以及时序，尤其是关键信号BEAM TEST的产生时间点和信号长度。
经过多次观察和计算，在栅格方式下，X、Y DEFLECTION的最大偏移量要小于在笔划方式下的偏移量1V左右；一个栅格场内X、Y DEFLECTION的频率为149，周期约为57.5us；笔划方式下，X、Y DEFLECTION的最大偏移量约为±5V；参见附图8到13，在每个笔划场开始和结束阶段，均有相似波形出现。通过观察记录的图像信号，整理出各信号的时序，参见附图14，根据时序设计测试设备。
第五步：设计典型的需要显示的图形，并根据所述的信号特性将图形转化为颜色、X、Y偏转量等数据，根据该数据由测试设备产生的相应信号施加到EDU上，将EDU上显示的内容与标准页面对比。出现不一致的，再进行电路分析，重复上述过程，直至信号控制和标准页面一直。
EDU的显示方式有栅格方式和笔划方式。栅格方式下，EDU按照每场从开始到结束的时间顺序隔行显示图像信息，无需外界控制电子束坐标。在笔划方式下，EDU根据外界坐标信号，在显示屏上定位电子束位置，并根据颜色信号将图像信息显示于显示屏上。
根据以上显示原理，拟定在VC++集成开发环境下，通过计算位置坐标和编写程序，实现可以生成两种不同显示方式下的图像数据代码，然后利用烧写器，将数据文件烧写到硬件Flash，由信号产生器读取并发送至EDU显示。
所述的栅格数据通过如下的方法产生：首先制作预显示的位图图片，然后由程序按位读取位图，最后将位图信息转化为简单的RGB信号存盘，烧写至硬件中，信号发生器只需顺序按位读取即可显示图形。
所述的笔画笔划方式下，控制信号包括X、Y坐标信息和各点RGB信息，数据量非常大。对于外形规则简单的表盘，指针等图形信号，可通过计算得到其在显示屏上的坐标位置，利用常用数学函数生成坐标信息。而对于数字、英文字母等形状特殊复杂的显示内容，则采用读取矢量字符坐标的方法，具体方法为：
在photoshop中制作包含各字母、数字的图片，并保存为.eps格式，参见附图15，该格式以矢量方式保存数字、字母信息，即主要将字符的轮廓坐标记录下来，利用轮廓坐标显示字符。根据这一特点，利用其坐标信息，绘制出轮廓图形，通过人工插值得到步长合适的字符轮廓数据，然后根据线性变换，转换成与EDU显示屏相关的坐标信息。获得坐标信息后，可在程序中将字符坐标信息存为数组，确定好字符坐标位置后显示出来。参见附图16为笔划数据模拟显示截图。
EDU电子束偏转速度存在上限，在制作数据过程中，应该充分考虑电子束的回笔时间，尤其是在大范围偏移或者转弯处，应给予足够多的回笔等待信号。
Claims (10)
1、一种航空电子显示器的测试方法，使用飞行员训练基地的模拟机上连接的EDU和SG完成信号的采集，具体步骤如下：
第一步：通过飞机原理和部品原理进行电路原理分析，明确各测试引脚的信号定义；
第二步：根据各引脚定义，构建信号采集电路，制作信号转换系统，信号转换系统依次连接示波器/逻辑分析仪、电脑，构成模拟机信号测试系统，并验证信号测试系统的保真性；
第三步：使用模拟机信号测试系统对模拟机信号测试采集，通过转接电缆，将模拟机SG输送到EDU的信号引入到信号转换系统，后接入示波器/逻辑分析仪，最后通过电脑显示和存储的采集到的模拟和数字信号图，并用数码相机将所述的模拟和数字信号图对应的显示页面进行对应存储；
第四步：对采集到的信号进行分析，掌握信号特性，设计测试设备，包括信号控制板、信号发生板模拟实现信号；
第五步：设计典型的需要显示的图形，并根据所述的信号特性将图形转化为颜色、X、Y偏转量等数据，根据该数据由测试设备产生的相应信号施加到EDU上，将EDU上显示的内容与所设计的图形对比，一致，则说明所分析得出的显示原理正确，出现不一致的，再进行电路分析，重复上述过程，直至信号控制和所设计的图形一致。
2、权利要求1所述的航空电子显示器的测试方法，其特征在于：所述的第二步中的信号转换系统包括模拟差分信号转换电路和数字差分信号转换电路。
3、权利要求2所述的航空电子显示器的测试方法，其特征在于：
所述的模拟差分信号转换电路采用AD830芯片进行差分信号的转换，并在电路中连接有可调电阻，可以对输入信号进行衰减。
所述的数字差分信号转换电路使用差分接收芯片DS1232进行变换，转换为0-5V TTL标准逻辑电平。
4、权利要求1所述的航空电子显示器的测试方法，其特征在于：在所述的第二步中对信号测试系统保真性的验证可以通过一下步骤实现：首先在PC上设计一个规则的图形，并通过VGA结果将信号发送到测试系统，通过测试系统收集的信号反推，使所述图形再现，并和原设计的图形进行对比；
在验证过程中，根据对比结果进行以下工作：
(1)调整匹配电阻和电容，使得信号转换系统对输入信号的失真最小；
(2)示波器/逻辑分析仪采集参数的合理选择。包括触发方式采样周期、间隔、放大倍数等。参数的选取对信号的采集至关重要。
5、权利要求1所述的航空电子显示器的测试方法，其特征在于：第三步中所述的示波器/逻辑分析仪包含两通道的虚拟示波器和八通道的虚拟逻辑分析仪，存储深度至少为512K。
6、权利要求5所述的航空电子显示器的测试方法，其特征在于：所述的示波器/逻辑分析仪可以是虚拟仪器DSO-2902。
7、权要求1所述的航空电子显示器的测试方法，其特征在于：所述的第三步中的信号的测试采集可以通过如下步骤实现：
A：首先，对同步信号进行测试，包括数字同步信号(SYNC)、光栅/笔划显示方式切换信号(STR/RASTER)、X、Y偏转信号，在获得以上信号的基础上，制作信号发生实验电路，向EDU施加激励信号，如果故障显示等都正常，则可以继续下面的步骤；
B：对颜色编码进行测试，颜色控制是实现图形显示的关键，在准确掌握颜色解码的基础上，就可以通过程序控制进行如方框等简单图形的实验；
C：对亮度等模拟量进行测试，亮度、光栅/笔划平衡、光强等模拟量的范围测定，通过外接电位器，调解控制电压，实验屏幕的亮度变换。
8、权利要求1所述的航空电子显示器的测试方法，其特征在于：所述的第五步中的数据的产生分为两部分：栅格数据的产生和笔画数据的产生。
9、权利要求8所述的航空电子显示器的测试方法，其特征在于：所述的栅格数据通过如下的方法产生：首先制作预显示的位图图片，然后由程序按位读取位图，最后将位图信息转化为简单的RGB信号存盘，烧写至硬件中，信号发生器只需顺序按位读取即可显示图形。
10、权利要求8所述的航空电子显示器的测试方法，其特征在于：所述的笔划数据的产生分为两种方式：对于外形规则简单的表盘，指针等图形信号，可通过计算得到其在显示屏上的坐标位置，利用常用数学函数生成坐标信息；而对于数字、英文字母等形状特殊复杂的显示内容，则采用读取矢量字符坐标的方法，具体方法为：
在photoshop中制作包含各字母、数字的图片，并保存为.eps格式，该格式以矢量方式保存数字、字母信息，即主要将字符的轮廓坐标记录下来，利用轮廓坐标显示字符，根据这一特点，利用其坐标信息，绘制出轮廓图形，通过人工插值得到步长合适的字符轮廓数据，然后根据线性变换，转换成与EDU显示屏相关的坐标信息，获得坐标信息后，可在程序中将字符坐标信息存为数组，确定好字符坐标位置后显示出来。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Method for testing avionic display Effective date of registration: 20130507 Granted publication date: 20110511 Pledgee: Zhongguancun Beijing technology financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING ANDAWELL SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2013990000260 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 101300, No. 19 Du Yang North Street, Renhe District, Beijing, Shunyi District Patentee after: BEIJING ANDAWELL LTD. Address before: 3, building 11, building 101300, B District, Tianzhu Airport Industrial Zone, Beijing, Shunyi District Patentee before: BEIJING ANDAWELL SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20180312 Granted publication date: 20110511 Pledgee: Zhongguancun Beijing technology financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING ANDAWELL LTD. Registration number: 2013990000260 |
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| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PM01 | Change of the registration of the contract for pledge of patent right |
Change date: 20180312 Registration number: 2013990000260 Pledgor after: BEIJING ANDAWELL LTD. Pledgor before: BEIJING ANDAWELL SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Zhang Lei Document name: payment instructions |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110511 |