CN102662112A - 一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统，它由硬件部分和软件部分组成，其间关系是：硬件部分和软件部分协同工作，共同实现数据采集、检测结果显示、判断及记录功能；该硬件部分是由PXI测试系统、适配器、I/O模块、机柜、测试台、测试电缆及电源组成，该软件部分的内容及程序是先建立开发环境，在开发环境上建立检测系统应用软件工程，然后检测系统软件分别按照时间驱动任务、事件驱动任务、后台运行任务进行设计，最后设计初始化、时钟中断服务程序、接口处理程序，在整个操作中体现了软件任务划分、任务优先级设置、任务调度、任务间通信、显示界面方面的设计；本发明使飞行器航电系统地面检测系统设计模块化、集成化、小型化。

Description

一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统

一、技术领域

本发明涉及一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统，属于航空航天检测技术领域，具体涉及硬件设计及集成、软件的任务划分、任务调度、优先级分配、任务间通信及界面设计等。 

二、背景技术

飞行器航电系统包括多种设备：机载计算机、惯导、垂直陀螺、航向传感器、高度空速表、方向舵机、副翼舵机等多种电子设备，涉及的信号类型包括模拟量、数字量、开关量等。为保障飞行器的可靠工作，飞行器的地面检测尤其是航电设备的检测需进行大量工作，因此，航电设备检测系统设计是飞行器地面检测的重要工具。 

目前在各种领域中PXI总线的虚拟仪器板卡被广泛应用，该板卡支持的虚拟仪器开发软件Lab Windows Cvi由于功能强大、开发方便、显示灵活丰富被广泛应用。本发明所涉及的PXI硬件板卡为成熟的基于PXI总线的货架产品，各板卡技术成熟，可靠性高，通过自研的适配器及测试电缆设计将测试系统的硬件与测量对象进行信号特性的匹配和连接。同时，应用LabWindows Cvi进行应用软件开发，可移植性好、可靠性高，界面显示灵活丰富。 

目前的飞行器航电设备地面检测设备大多为传统的仪器和一些自研的专用设备相结合，检测设备体积庞大，功能单一，无法满足全部航电设备的同时检测需求。同时检测的显示界面单一的数字或波形，无法实现数字、图形和波形等丰富的显示界面需求。 

三、发明内容

目的：本发明的目的在于提供一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统，应用该系统，可实现飞行器航电设备(机载计算机、机载测量类设备和机载伺服类设备)的快速地面集成检测，为飞行器的可靠飞行提供地面保障。 

技术方案：本发明是一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统，发明内容包括两部分：硬件部分和软件部分。硬件部分和软件部分协同工作，共同实现数据采集、检测结果显示、判断及记录功能。 

(一)硬件部分 

该硬件部分是由PXI测试系统、适配器、I/O模块(显示器、键盘、鼠标)、机柜、测试台、测试电缆及电源等组成。它们之间的位置、连接关系是：PXI测试系统安装在机柜的中部，通过测试电缆与显示器连接，键盘及鼠标通过USB口与PXI测试系统相连。显示器安装位置在PXI测试系统上方，其高度与操作人员坐在机柜前方的目视水平高度相同。适配器安装在显示器后面位置，通过测试电缆与PXI测试系统相连。适配器的右面板上安装有各种与测试电缆匹配的接插件，该面板朝向测试台方向，通过接插件可与测试电缆连接。同时测试电缆和被检测设备放置在测试台上，测试电缆一部分实现与适配器连接，通过适配器达到与 PXI测试系统连接的目的。另一部分与被测设备连接，从而实现PXI测试系统与被测设备的硬件信号连接。硬件部分的安装位置及组成如图1和图2所示。 

除适配器及测试电缆为根据具体飞行器的信号种类、特点及具体设备接插件进行针对性设计外，其它模块(板卡)均为成熟货架产品，各模块(板卡)均满足PXI总线要求。 

1.PXI测试系统 

该系统由PXI机箱、PXI控制器模块、PXI模拟量输入模块、PXI模拟量输出模块、PXI串口通讯模块和PXI开关切换模块构成，它们之间的位置、连接关系是：上述诸功能模块具体表现为各种测试板卡，安装在PXI机箱内，通过PXI总线将各功能测试板卡进行连接，实现各功能模块与控制器模块在时钟信号、数据信号、控制信号的连接及控制。 

●PXI机箱 

选用8槽的具有PXI总线的机箱，该机箱内部可支持安装最多8个具有PXI总线的测试板卡，实现各测试板卡的高效的总线连接。机箱内部同时为测试板卡提供稳定可靠的供电。各功能模块除PXI控制器模块安装在第1个槽位外，其它模块在机箱内的安装顺序没有固定顺序要求。 

●PXI控制器模块 

该控制器模块是一个安装有windows xp操作系统的计算机模块，可实现各测试板卡的实时控制和显示控制，是整个测试系统的核心。PXI控制器模块安装在机箱的第1个槽位。 

●PXI模拟量输入模块 

该模拟量输入模块选用的板卡具有16路模拟通道，每个模拟通道为16位A/D转换，因此测量精度高，每路模拟量测量范围为±10V。 

●PXI模拟量输出模块 

该模拟量输出模块选用的板卡具有16路模拟通道，每个模拟通道为12位D/A转换，每路模拟量输出范围为±10V。 

●PXI串口通讯模块 

该串口通讯模块包括RS232和RS422两种通讯模块，每种模块包括4个串行接口。 

●PXI开关切换模块 

在模拟量输入、模拟量输出及通讯接口的配置时，考虑以较少的资源实现尽可能多的测量功能，因此，通过该开关切换模块的切换，可实现更多通道的信号检测，使不需要进行同时检测的航电设备信号共用一个测量通道，实现资源利用最大化和合理化。 

2.适配器 

适配器实现航电设备电信号的信号转换、连接和信号调理，是测量系统与测试对象信号间的桥梁。 

3.I/O模块 

I/O模块包括鼠标、键盘和显示器，实现操作指令的操作及检测数据的显示。选用市场成熟产品。 

4.机柜 

PXI机箱、显示器、键盘、鼠标都安装在机柜上。 

5.测试电缆 

测试电缆包括线缆和插头两部分。测试电缆将测试系统的信号进行分发后，通过与航电设备匹配并定义相同的插座实现与航电设备的连通。测试电缆同时将电源信号提供给各被测设备。每个被测设备都拥有固定的电缆检测插头。 

6.电源：电源为航电设备提供其所需的供电需求，本测试系统中选用的线性直流稳压电源输出为+13V、-13V。 

(二)软件部分 

其主要内容及程序是：先建立开发环境，在开发环境上建立检测系统应用软件工程，然后检测系统软件的任务分别按照时间驱动任务、事件驱动任务、后台运行任务三类任务进行设计，最后设计初始化、时钟中断服务程序、接口处理程序等，在整个操作步骤中体现了软件任务划分、任务优先级设置、任务调度、任务间通信、显示界面等方面的设计。该方法具体步骤如下： 

1.建立软件开发环境、建立工程 

●建立基于Lab Windows Cvi应用软件开发环境 

安装有支持Lab Windows Cvi测试板卡的工控机或PXI板卡的测试设备。 

●在Lab Windows Cvi集成开发环境上建立应用软件工程。 

建立步骤：运行Lab Windows Cvi→选择File菜单→选择New Project…菜单项→选择创建工程类型→设置工程名称和路径→设置开发工具链→生成工程文件→完成工程创建。 

2.建立主程序及主界面菜单 

●建立main.c和main.uir文件，main.h由系统自动生成。 

具体实现：在main.c中进行各种任务的初始化，包括设备模拟类任务、设备检测类任务及通讯类任务等。主程序中包含时钟回调函数。main.uir文件以菜单形式设计，主菜单默认为机载计算机检测模式。主菜单包括文件、设备模拟、遥控遥测、设备检测、自动检测、记录、系统设置等7项。文件包括保存、退出子菜单。设备模拟包括传感器类、伺服类、通讯类和数字I/O类。遥控遥测为遥控、遥测原码设置及显示。设备检测为其它航电设备检测，子菜单包括传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备等。自动检测为机载计算机自动检测，子菜单包括A/D通道、D/A通道和通讯口。记录实现测试报告的保存。系统设置可进行硬件通道、通讯口的配置。main.uir文件为主显示界面，界面顶部为操作主菜单。主菜单下面划分为四部分，上半部分为遥测数据显示区，显示机载计算机所有采集的参数。左下部为状态显示区，显示机载计算机采集的各种状态量。右下部为机载计算机接收指令发送区，显示各种机载计算机控制指令。指令以软按键形式显示。 

●建立时间驱动类任务 

时间驱动类任务由Lab Windows Cvi时钟控件发送的周期时钟信号驱动执行，具体体现为周期任务，实现机载计算机与任务设备通讯、传感器通讯、机载计算机遥控发送、遥测数据接收等需要周期执行的任务。 

具体实现：在main.uir文件界面建立时钟控件，其回调函数为void timerCallback()，设置时钟最小周期，时钟周期可调，以航电设备中周期最短的周期为时钟周期，其它周期控制程序为该周期的倍数方便周期控制。该函数首先进行周期任务内部数据初始化，然后进入无限循环，进行遥测数据更新、通过检测标志执行设备模拟任务、设备检测任务、任务设备通讯、通讯类任务、自动检测类任务具体功能的实现。如果有数据需要输出则调用响应通讯接口模块。 

3.建立事件驱动类任务 

事件驱动类任务主要是由某些内部或外部事件所触发执行的任务，包括设备模拟、设备检测、自动检测及数据记录等任务。 

●设备模拟：模拟各类与机载计算机有接口功能的设备信号特征输出控制程序，为检测机载计算机提供激励。 

具体实现：机载计算机各接口设备包括传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O。建立Devicesim.c和Devicesim.uir文件，系统自动生成Devicesim.h文件。Devicesim.c和Devicesim.uir为主菜单中设备模拟项的回调函数和显示界面。在Devicesim.c中按照设备类型分别建立传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O等不同的任务回调函数。 任务中对A/D、D/A及通讯口进行操作和数据处理。Devicesim.uir设置传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O的显示界面，进行数据显示和操作按键控制。Devicesim.uir包含各种设备模拟的显示界面。 

●设备检测：完成传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备检测。 

具体实现：建立Devicetest.c和Devicetest.uir文件，系统自动生成Devicetest.h。Devicetest.c和Devicetest.uir为主菜单中设备检测项的回调函数和显示界面。在Devicetes.c中按照设备类型分别建立传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O等不同的任务回调函数。任务中对A/D、D/A及通讯口进行操作和数据处理。Devicetest.uir设置传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O的显示界面，进行数据显示和操作按键控制。 

●自动检测任务 

自动检测功能实现对机载计算机硬件的自动测试。包括遥控自动检测、遥测自动检测和通讯口自动检测。 

具体实现：建立Autotest.c和Autotest.uir文件，系统自动生成Autotest.h。Autotest.c和Autotest.uir为主菜单中设备检测项的回调函数和显示界面，包括遥测功能自动检测、遥控功能自动检测和通讯功能自动检测。遥控功能自动检测通过按照一定的次序发送飞行器控制指令，检测机载计算机的信号输出并对采集结果依据判据进行判断，给出检测结果。遥测功能自动检测通过给机载计算机按照一定的时序施加一定的标准信号，接收机载计算机的采集结果，依据施加的信号对遥测功能是否正常进行判断。通讯口自动检测按照一定的时序对机载计算机的各个通讯口按照其通讯协议发送和接收数据，通过遥测回传的数据判断各通讯口功能是否正常。 

●数据记录等综合任务：对检测结果进行数据记录、处理等功能。 

具体实现：建立DataRec.c和DataRec.uir文件，并建立数据记录综合任务入口函数(void TaskDataRec())，该函数首先进行数据记录综合任务内部数据初始化，然后进入主程序时钟无限循环，在循环中先获取内部时钟控制标志，获取指令标志后根据具体系统进行数据记录以及数据处理，最后形成.doc文件进行输出。 

4.建立后台运行类任务 

后台运行类任务主要是对实时性要求不高的、在其他任务执行间隙运行的任务，具体体现为状态检测、自检测等任务。 

具体实现：建立Bit.c和Bit.uir文件，并建立检测任务入口函数(void Bit())，该函数首先进行检测任务内部数据初始化，然后进入无限循环，在循环进行计算机状态检测、其他外接设备状态检测等，如果检测到故障则发送故障消息到故障消息队列，检测完成后进行延时。 

5.建立初始化程序 

进行全局数据的初始化、设备接口的初始化、信号量的创建以及初始化、时钟设置以及初始化、各任务创建以及初始化等。 

具体实现：建立初始化函数(void Init())，该函数首先根据具体系统进行全局数据初始化、设备接口初始化，然后进行信号量创建及初始化、时钟设置及初始化、任务创建及初始化。 

优点及效果：本发明一种基于PXI、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统，其优点是：软件设计将某系列飞行器航电设备硬件检测所涉及的所有功能进行抽象得出该通用框架，使得在开发具体检测系统软件时可根据不同接口定义进行相应任务以达到快速开发的目的，并有效增强了检测系统软件的可移植性、可靠性以及规范性。硬件设计采用PXI总线进行板卡集成及模块化设计，PXI机箱内板卡可进行扩展，因此系统硬件扩展性好，该检 测系统已经在几种飞行器地面检测系统上得到成功应用。 

四、附图说明

图1检测系统外观组成框图 

图2检测系统结构组成框图 

图3周期任务执行流程图 

图4设备模拟执行流程图 

图5设备检测执行流程图 

图6初始化程序执行流程图 

图7任务优先级分配图 

图8软件组成框图 

本说明书中所有英文符号含义说明如下： 

PXI：面向仪器系统的PCI扩展(PCI extensions for Instrumentation)，是一种由NI公司发布的坚固的基于PC的测量和自动化平台。PXI结合了PC的电气总线特性与COMPACTPCI的坚固性、模块化及Eurocard机械封装的特性发展成适合试验、测量及数据财经场合的机械、电气与软件规范。 

Lab Windows Cvi：美国国家仪器公司开发的一种交互式C语言开发平台，广泛应用于国防、航空航天、通信、消费电子、工业控制、汽车电子等领域。 

BSP：班级支持包(Board Support Package)的缩写，硬件层与应用层软件中间的一层软件，为应用层软件提供标准接口，增强应用层软件的可移植性。 

图8中的外文为原程序文件、显示文件名。 

五、具体实施方式

见图2，本发明是一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统，发明内容包括两部分：硬件部分和软件部分。硬件部分和软件部分协同工作，通过软件调度进行硬件资源的管理、调度及控制，共同实现数据采集、检测结果显示、判断及记录功能。 

(一)硬件部分 

该硬件部分是由PXI测试系统(PXI机箱、控制器模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、串口通讯模块、开关切换模块)、适配器、I/O模块(显示器、键盘、鼠标)、机柜、测试台、测试电缆及电源等组成。它们之间的位置、连接关系是：PXI测试系统安装在机柜的中部，通过测试电缆与显示器连接，键盘及鼠标通过USB口与PXI测试系统相连。显示器安装位置在PXI测试系统上方，其高度与操作人员坐在机柜前方的目视水平高度相同。适配器安装在显示器后面位置，通过测试电缆与PXI测试系统相连。适配器的右面板上安装有各 种与测试电缆匹配的接插件，该面板朝向测试台方向，通过接插件可与测试电缆连接。同时测试电缆和被检测设备放置在测试台上，测试电缆一部分实现与适配器连接，通过适配器达到与PXI测试系统连接的目的。另一部分与被测设备连接，从而实现PXI测试系统与被测设备的硬件信号连接。硬件部分的安装位置及组成如图1和图2所示。 

其中除适配器和测试电缆是根据飞行器的信号种类、特点及具体设备接插件进行针对性设计外，其它功能模块(测试板卡)均为成熟货架产品，各功能模块(测试板卡)均满足PXI总线要求。 

1.PXI测试系统 

该系统由PXI机箱、PXI控制器模块、PXI模拟量输入模块、PXI模拟量输出模块、PXI串口通讯模块和PXI开关切换模块构成，它们之间的位置、连接关系是：上述诸功能模块具体表现为各种测试板卡，安装在PXI机箱内，通过PXI总线将各功能测试板卡进行连接，实现各功能模块与控制器模块在时钟信号、数据信号、控制信号的连接及控制。 

●PXI机箱 

选用8槽的具有PXI总线的测控设备机箱，该机箱内部可支持安装最多8个具有PXI总线的测试板卡，实现各测试板卡的高效的总线连接。机箱内部同时为测试板卡提供稳定的供电。通过PXI总线将各功能测试板卡进行连接，实现各功能模块与控制器模块在时钟信号、数据信号、控制信号的连接及控制。各功能模块除控制器模块安装在第1个槽位外，其它模块在机箱内的安装顺序没有固定顺序要求。 

●PXI控制器模块 

该控制器模块是一个安装有windows xp操作系统的计算机模块，可实现各测试板卡的实时控制和显示控制，是整个测试系统的核心。控制器模块安装在机箱的第1个槽位。 

●PXI模拟量输入模块 

该模拟量输入模块选用的测试板卡具有16路模拟通道，每个模拟通道为16位A/D转换，因此测量精度高，每路模拟量测量范围为±10V。通过安装板级支持包，通过软件编程实现测试板卡模拟量采集通道采样率、采样周期、信号类型的设定，从而实现测试板卡的软件可编程控制和显示。 

●PXI模拟量输出模块 

该模拟量输出模块选用的板卡具有16路模拟通道，每个模拟通道为12位D/A转换，每路模拟量输出范围为±10V。通过安装板级支持包，通过软件编程实现测试板卡模拟量输出通道周期、幅值等信号类型的设定，从而实现测试板卡的软件可编程控制和显示。 

●PXI串口通讯模块 

该串口通讯模块包括RS232和RS422两种通讯模块，每种模块包括4个串行接口。通过安装板级支持包，通过软件编程实现测试板卡各通讯口通讯波特率等信号类型的设定，从而实现测试板卡的通讯软件可编程控制和显示。 

●PXI开关切换模块 

在模拟量输入、模拟量输出及通讯接口的配置时，考虑以较少的资源实现尽可能多的测量功能，因此，通过该开关切换模块的切换，可实现更多通道的信号检测，使不需要进行同时检测的航电设备信号共用一个测量通道，实现资源利用最大化和合理化。通过安装板级支持包，通过软件编程实现板卡各通道的开、关设定，从而实现测试板卡的软件可编程控制和显示。 

2.适配器 

适配器实现航电设备的信号转换、连接和信号调理，是测量系统与测试对象信号间的桥梁。适配器通过测试电缆与各测试板卡连接，通过信号转换及调理电路的转换，通过开关卡的通断控制实现PXI测试系统与被测设备的连接。适配器通过螺钉安装固定在机柜上，与PXI 测试系统连接的接插件面朝向机柜后方，便与PXI测试板卡测试电缆的插拔及固定。与航电设备测试电缆连接的接插件面朝向测试台，测试台上放置被测航电设备及连接电缆，该设计方式便于测试设备及测试电缆的连接与插拔。 

3.I/O模块 

I/O模块包括鼠标、键盘和显示器，实现操作指令的操作及检测数据的显示。选用市场成熟产品。 

4.机柜 

PXI机箱、显示器、键盘、鼠标都安装在机柜上。 

5.测试电缆 

测试电缆使用时放置在测试台上，包括线缆和插头两部分。测试电缆将测试系统的信号进行分发后，通过与航电设备匹配并定义相同的插座实现与航电设备的连通。测试电缆同时将电源信号提供给各被测设备。每个被测设备都拥有固定的电缆检测插头。 

6.电源 

电源为航电设备提供其所需的供电需求，本系统中选用的线性直流稳压电源输出为+13V、-13V。该输出电源电压范围满足航电设备工作需求。 

图1是本发明的一种外观示意图。 

(二)软件部分 

1.建立软件开发环境、建立工程 

●建立基于Lab Windows Cvi应用软件开发环境； 

安装有支持Lab Windows Cvi测试板卡的工控机或PXI板卡的测试系统。 

●在Lab Windows Cvi集成开发环境上建立应用软件工程。 

建立步骤：运行Lab Windows Cvi→选择File菜单→选择New Project…菜单项→选择创建工程类型→设置工程名称和路径→生成工程文件→完成工程创建。 

针对某型飞行器的航电设备的类型及接口特性，飞行器航电设备检测软件工程创建及软件主要模块组成如图8所示。 

2.建立主程序及主界面菜单 

●建立main.c和main.uir文件，main.h由系统自动生成。 

在main.c中进行各种任务的初始化，包括设备模拟类任务、设备检测类任务及通讯类任务。main.uir文件以菜单形式设计，主菜单默认为机载计算机检测模式。菜单包括文件、设备模拟、遥控遥测、设备检测、自动检测、记录及系统设置等7项。文件包括保存、退出子菜单。设备模拟包括传感器类、伺服类、通讯类和数字I/O类，用于检测机载计算机。遥控遥测包括显示遥控配置及遥测原码。设备检测为其它航电设备检测，子菜单包括传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备等。自动检测为机载计算机自动检测，子菜单包括遥控自动检测、遥测自动检测和通讯口自动检测。文件记录实现测试报告的保存。系统配置是进行相关硬件操作接口设置。主程序由初始化模块和时间驱动类模块等组成。主程序运行后系统显示主程序界面，同时执行时间驱动类任务，刷新主界面参数显示。同时时刻准备接受主界面的各菜单指令进行事件类任务调度执行。 

●建立时间驱动类任务 

时间驱动类任务由时钟控件发送信号量周期驱动执行，具体体现为周期任务，实现任务设备通讯、航向传感器通讯、遥控数据发送、遥测数据接收解码等需要周期执行的相关功能。 

具体实现：在main.uir文件界面建立时钟控件，设置时钟最小周期(void timerCallback())，时钟周期可调，以航电设备中周期最短的时钟，其它周期控制程序为该周期的倍数方便周期控制。该函数首先进行周期任务内部数据初始化，然后进入无限循环，进行遥测数据更新、通过检测标志执行设备模拟任务、设备检测任务、任务设备通讯、通讯 类任务、自动检测类任务具体功能的实现。如果有数据需要输出则调用响应通讯接口模块。时间驱动类任务由时钟中断发送的二进制信号量周期驱动执行，具体体现为周期任务，实现控制律计算、遥测数据采集等相关需要周期执行的功能。周期任务的任务数量可能不止一个且各自运行的周期也可能不同，所以在具体设计中将所有周期任务执行周期的最大公约数作为时钟中断间隔时间，并在时钟中断服务函数中通过计数方式选择激活相应周期任务，以此来实现普通机载计算机软件设计中采用的大小周期法或固定速率组法的实现方式。 

具体实现：建立timerCallback()函数，该函数首先进行周期任务内部数据初始化，然后进入无限循环，在循环中先获取二进制信号量，获取成功后进行遥测通讯、数据转换、遥测数据显示更新等具体功能的实现；如果有数据需要输出则发送相应输出消息到输出消息队列。周期任务执行流程如图3所示。 

周期任务实现函数代码示例： 

3.建立事件驱动类任务 

事件驱动类任务主要是由某些内部或外部事件所触发执行的任务，由相应界面事件控件操作产生。包括输入任务、输出任务、故障综合任务。事件驱动任务正常情况下处于等待资源状态，只有当相关操作产生的情况下处于就绪或运行状态。 

为增强软件的可移植性，设计根据不同接口需求相应的标准数据结构，外设数据需要先由其他程序转换为标准数据结构后才能供输入任务进行处理，同理输出任务输出的标准数据结构需要先进行具体化后才能输出。 

标准数据结构举例： 

●设备模拟：输入各种机载设备接口数据的输出功能。 

具体实现：建立Decivesim.c、Devicesim.h和Devicesim.uir文件，并在主界面菜单中建立设备模拟界面及各种设备模拟子菜单回调函数(void Devicesimcallback())，该函数首 先进行任务模拟内部数据初始化，启动内部时钟工作，进行输出端口配置，然后进入无限循环，在循环中先获取界面操作指令同时显示采集的外设数据。设备模拟任务执行流程如图4所示。 

●设备检测任务：为航电设备设计各种激励，同时采集各航电设备输出数据，按照一定判据对设备正常与否做出判断。 

具体实现：建立Devicetest.c、Devicetest.h和Devicetest.uir文件，并在主界面菜单中建立设备检测界面及各种设备检测子菜单回调函数(void Devicetestcallback())，该函数首先进行设备检测数据初始化，然后进入无限循环，在循环中采集数据，数据处理、判断，设备检测任务执行流程如图5所示。 

输出任务实现函数代码示例： 

●自动检测任务：进行机载计算机输入、输出及通讯接口检测。 

具体实现：建立Autotest.c、Autotest.h和Autotest.uir文件，并在主界面菜单中建立自动检测界面及各种自动检测子菜单回调函数(void Autotestcallback())，该函数首先进行任务内部数据初始化，然后进入无限循环，在循环中先获取任务消息队列消息，获取成功后根据具体系统内部时钟节拍进行输入自动检测、输出自动检测以及通讯自动检测。检测任务实现函数代码示例： 

4.建立后台运行类任务 

后台运行类任务主要是对实时性要求不高的、在其他任务执行间隙运行的任务，具体体现为检测任务。检测任务主要实现本机检测、外设检测等功能，并将检测结果进行记录，如果检测到故障则需要发送故障消息以驱动故障综合任务进行处理。 

具体实现：建立Bit.c、Bit.h和Bit.uir文件，并建立检测任务入口函数(void Bit())，该函数首先进行检测任务内部数据初始化，然后进入无限循环，在循环进行计算机状态检测、其他外接设备状态检测等，如果检测到故障则发送故障消息到故障消息队列，检测完成后进行延时。 

检测任务实现函数代码示例： 

5.建立初始化程序 

进行全局数据的初始化、接口的初始化、任务间通信数据的创建以及初始化、时钟中断设置以及初始化、任务创建以及初始化等。 

具体实现：建立初始化函数(void Init())，该函数首先根据具体系统进行全局数据初始化、设备接口初始化，然后进行信号量创建及初始化、消息队列创建及初始化、时钟设置及 初始化、任务创建及初始化。初始化程序执行流程如图6所示，其中任务创建时创建的各任务的优先级按照图7进行建立。 

初始化函数代码示例： 

。

Claims (1)

1.一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统，其特征在于：它由硬件部分和软件部分组成，其间关系是：硬件部分和软件部分协同工作，共同实现数据采集、检测结果显示、判断及记录功能；

所述硬件部分是由PXI测试系统、适配器、I/O模块、机柜、测试台、测试电缆及电源组成，PXI测试系统安装在机柜的中部，通过电缆与I/O模块中的显示器连接，I/O模块中的键盘及鼠标通过USB口与PXI测试系统相连；显示器安装位置在PXI测试系统上方，其高度与操作人员坐在机柜前方的目视水平高度相同；适配器安装在显示器后面位置，通过PXI测试板卡的专用连接电缆与各种PXI板卡相连；适配器的右面板上安装有各种与测试电缆匹配的接插件，该面板朝向测试台方向，通过接插件与测试电缆连接，同时测试电缆和被检测设备放置在测试台上，测试电缆一部分实现与适配器连接，通过适配器达到与PXI测试系统连接的目的；另一部分与被测设备连接，从而实现PXI测试板卡与被测设备的硬件信号连接；

1)、PXI测试系统：该系统由PXI机箱、PXI控制器模块、PXI模拟量输入模块、PXI模拟量输出模块、PXI串口通讯模块和PXI开关切换模块构成，上述诸功能模块具体表现为各种测试板卡，安装在PXI机箱内，通过PXI总线将各功能测试板卡进行连接，实现各功能模块与控制器模块在时钟信号、数据信号、控制信号的连接及控制；

●PXI机箱

选用8槽的具有PXI总线的机箱，该机箱内部支持安装最多8个具有PXI总线的测试板卡，实现各板卡的高效的总线连接；机箱内部同时为测试板卡提供稳定可靠的供电，各功能模块除控制器模块安装在第1个槽位外，其它模块在机箱内的安装顺序没有固定顺序要求；

●PXI控制器模块

该控制器模块是一个安装有windows xp操作系统的计算机模块，实现各测试板卡的实时控制和显示控制；PXI控制器模块安装在机箱的第1个槽位；

●PXI模拟量输入模块

该模拟量输入模块选用的测试板卡具有16路模拟通道，每个模拟通道为16位A/D转换，因此测量精度高，每路模拟量测量范围为±10V；

●PXI模拟量输出模块

该模拟量输出模块选用的测试板卡具有16路模拟通道，每个模拟通道为12位D/A转换，每路模拟量输出范围为±10V；

●PXI串口通讯模块

该串口通讯模块包括RS232和RS422两种通讯模块，每种模块包括4个串行接口；

●PXI开关切换模块

在模拟量输入、模拟量输出及通讯接口的配置时，考虑以较少的资源实现尽可能多的测量功能，因此，通过该开关切换模块的切换，实现更多通道的信号检测，使不需要进行同时检测的航电设备信号共用一个测量通道，实现资源利用最大化和合理化；

2)、适配器：适配器实现航电设备电信号的信号转换、连接和信号调理，是测量系统与测试对象信号间的桥梁；

3)、I/O模块：I/O模块包括鼠标、键盘和显示器，实现操作指令的操作及检测数据的显示；

4)、机柜：PXI机箱、显示器、键盘、鼠标安装在机柜上；

5)、测试电缆：测试电缆包括线缆和插头两部分；测试电缆将测试系统的信号进行分发后，通过与航电设备匹配并定义相同的插座实现与航电设备的连通；测试电缆同时将电源信号提供给各被测设备，每个被测设备都拥有固定的电缆检测插头；

6)、电源：电源为航电设备提供其所需的供电需求，本测试系统中选用的线性直流稳压电源输出为+13V、-13V；

所述软件部分：其内容及程序是：先建立开发环境，在开发环境上建立检测系统应用软件工程，然后检测系统软件的任务分别按照时间驱动任务、事件驱动任务、后台运行任务三类任务进行设计，最后设计初始化、时钟中断服务程序、接口处理程序，在整个操作步骤中体现了软件任务划分、任务优先级设置、任务调度、任务间通信、显示界面方面的设计；该

1.)建立软件开发环境、建立工程

●建立基于Lab Windows Cvi应用软件开发环境

安装有支持Lab Windows Cvi测试板卡的工控机或PXI板卡的测试设备；

●在Lab Windows Cvi集成开发环境上建立应用软件工程；

建立步骤：运行Lab Windows Cvi→选择File菜单→选择New Project…菜单项→选择创建工程类型→设置工程名称和路径→设置开发工具链→生成工程文件→完成工程创建；

2.)建立主程序及主界面菜单

●建立main.c和main.uir文件，main.h由系统自动生成；

具体实现是：在main.c中进行各种任务的初始化，包括设备模拟类任务、设备检测类任务及通讯类任务；主程序中包含时钟回调函数，main.uir文件以菜单形式设计，主菜单默认为机载计算机检测模式；主菜单包括文件、设备模拟、遥控遥测、设备检测、自动检测、记录、系统设置7项；文件包括保存、退出子菜单；设备模拟包括传感器类、伺服类、通讯类和数字I/O类；遥控遥测为遥控、遥测原码设置及显示；设备检测为其它航电设备检测，子菜单包括传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备；自动检测为机载计算机自动检测，子菜单包括A/D通道、D/A通道和通讯口；记录实现测试报告的保存，系统设置进行硬件通道、通讯口的配置；main.uir文件为主显示界面，界面顶部为操作主菜单；主菜单下面划分为四部分，上半部分为遥测数据显示区，显示机载计算机所有采集的参数；左下部为状态显示区，显示机载计算机采集的各种状态量；右下部为机载计算机接收指令发送区，显示各种机载计算机控制指令，指令以软按键形式显示；

●建立时间驱动类任务

时间驱动类任务由Lab Windows Cvi时钟控件发送的周期时钟信号驱动执行，具体体现为周期任务，实现机载计算机与任务设备通讯、传感器通讯、机载计算机遥控发送、遥测数据接收需要周期执行的任务；

具体实现为：在main.uir文件界面建立时钟控件，其回调函数为void timerCallback()，设置时钟最小周期，时钟周期可调，以航电设备中周期最短的周期为时钟周期，其它周期控制程序为该周期的倍数方便周期控制；该函数首先进行周期任务内部数据初始化，然后进入无限循环，进行遥测数据更新、通过检测标志执行设备模拟任务、设备检测任务、任务设备通讯、通讯类任务、自动检测类任务具体功能的实现；如果有数据需要输出则调用响应通讯接口模块；

3.)建立事件驱动类任务

事件驱动类任务主要是由某些内部或外部事件所触发执行的任务，包括设备模拟、设备检测、自动检测及数据记录任务；

●设备模拟：模拟各类与机载计算机有接口功能的设备信号特征输出控制程序，为检测机载计算机提供激励；

具体实现为：机载计算机各接口设备包括传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O；建立Devicesim.c和Devicesim.uir文件，系统自动生成Devicesim.h文件；Devicesim.c和Devicesim.uir为主菜单中设备模拟项的回调函数和显示界面，在Devicesim.c中按照设备类型分别建立传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O不同的任务回调函数；任务中对A/D、D/A及通讯口进行操作和数据处理；Devicesim.uir设置传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O的显示界面，进行数据显示和操作按键控制；Devicesim.uir包含各种设备模拟的显示界面；

●设备检测：完成传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备检测；

具体实现：建立Devicetest.c和Devicetest.uir文件，系统自动生成Devicetest.h。Devicetest.c和Devicetest.uir为主菜单中设备检测项的回调函数和显示界面；在Devicetes.c中按照设备类型分别建立传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O不同的任务回调函数；任务中对A/D、D/A及通讯口进行操作和数据处理；Devicetest.uir设置传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O的显示界面，进行数据显示和操作按键控制；

●自动检测任务

自动检测功能实现对机载计算机硬件的自动测试，包括遥控自动检测、遥测自动检测和通讯口自动检测；

具体实现为：建立Autotest.c和Autotest.uir文件，系统自动生成Autotest.h。Autotest.c和Autotest.uir为主菜单中设备检测项的回调函数和显示界面，包括遥测功能自动检测、遥控功能自动检测和通讯功能自动检测；遥控功能自动检测通过按照一定的次序发送飞行器控制指令，检测机载计算机的信号输出并对采集结果依据判据进行判断，给出检测结果；遥测功能自动检测通过给机载计算机按照一定的时序施加一定的标准信号，接收机载计算机的采集结果，依据施加的信号对遥测功能是否正常进行判断；通讯口自动检测按照一定的时序对机载计算机的各个通讯口按照其通讯协议发送和接收数据，通过遥测回传的数据判断各通讯口功能是否正常；

●数据记录综合任务：对检测结果进行数据记录、处理功能；

具体实现为：建立DataRec.c和DataRec.uir文件，并建立数据记录综合任务入口函数(void TaskDataRec())，该函数首先进行数据记录综合任务内部数据初始化，然后进入主程序时钟无限循环，在循环中先获取内部时钟控制标志，获取指令标志后根据具体系统进行数据记录以及数据处理，最后形成.doc文件进行输出；

4.)建立后台运行类任务

后台运行类任务是对实时性要求不高的、在其它任务执行间隙运行的任务，具体体现为状态检测、自检测任务；

具体实现为：建立Bit.c和Bit.uir文件，并建立检测任务入口函数(void Bit())，该函数首先进行检测任务内部数据初始化，然后进入无限循环，在循环进行计算机状态检测、其它外接设备状态检测，如果检测到故障则发送故障消息到故障消息队列，检测完成后进行延时；

5.)建立初始化程序

进行全局数据的初始化、设备接口的初始化、信号量的创建以及初始化、时钟设置以及初始化、各任务创建以及初始化；

具体实现为：建立初始化函数(void Init())，该函数首先根据具体系统进行全局数据初始化、设备接口初始化，然后进行信号量创建及初始化、时钟设置及初始化、任务创建及初始化。

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