CN104965133A - 1553b数据总线网络测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种1553B数据总线网络测试系统，包括工控机，网络控制器和测试仪器，工控机通过总线连接有波形发生卡、示波器卡、多用表卡、1553B测试卡、1553B接口卡以及CAN接口卡；网络控制器包括设备接口卡，用于连接测试仪器以及工控机中的测试板卡；矩阵切换卡以及用于连接待测总线网络的测试接口，矩阵切换卡与测试接口连接，用于切换测试接口的断开与导通；背板，用于安装设备接口卡和矩阵切换卡；工控机通过CAN接口卡采用总线连接设备接口卡和矩阵切换卡；实现对测试科目的全自动测试。

Description

1553B数据总线网络测试系统

技术领域

本发明涉及总线网络测试领域，特别是一种能够实现自动测试功能的1553B数据总线网络测试系统。

背景技术

1553B总线是一种集中式的时分串行总线,其主要特点是分布处理、集中控制和实时响应。其可靠性机制包括防错功能、容错功能、错误的检测和定位、错误的隔离、错误的校正、系统监控及系统恢复功能。采用双冗余系统,有两个传输通道,保证了良好的容错性和故障隔离。1553B总线广泛应用于军用飞机以及相当数量的民航客机以上，航天系统也广泛的应用这一总线。GJB5186规定了1553B总线的线缆网络的测试规范，而现有的测试手段要么是手工测试，要么是单一项目进行测试，这样的测试方法不仅费时费力，还会造成人为的测试误差、错误数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种1553B数据总线网络测试系统，实现对测试科目的全自动测试。

为了实现上述目的，本发明提供的一种1553B数据总线网络测试系统，包括工控机，网络控制器和测试仪器，

所述工控机通过总线连接有波形发生卡、示波器卡、多用表卡、1553B测试卡、1553B接口卡以及CAN接口卡；

所述网络控制器包括设备接口卡，用于连接测试仪器以及工控机中的测试板卡；

矩阵切换卡以及用于连接待测总线网络的测试接口，矩阵切换卡与测试接口连接，用于切换测试接口的断开与导通；

背板，用于安装设备接口卡和矩阵切换卡；

所述工控机通过CAN接口卡采用总线连接设备接口卡和矩阵切换卡；

所述测试仪器包括阻抗测试仪和绝缘电阻测试仪，所述阻抗测试仪通过串口连接所述工控机。

所述矩阵切换卡包括MCU和继电器矩阵，MCU电路连接有CAN总线、温度传感器、状态显示灯和CPLD，所述CPLD的输出端电路连接至所述继电器矩阵。

所述设备接口卡包括MCU和继电器矩阵，MCU电路连接有CAN总线、温度传感器、状态显示灯和CPLD，所述CPLD的输出端电路连接至所述继电器矩阵。

所述工控机中包括：

CAN驱动模块、1553B驱动模块、示波器驱动模块、多用表驱动模块、信号发生器驱动模块、阻抗测试仪驱动模块、绝缘电阻测试仪驱动模块以及数据处理模块，其中：

1553B驱动模块、示波器驱动模块、多用表驱动模块、信号发生器驱动模块通过PCI通讯控制模块连接至数据处理模块，数据处理模块通过PCI通讯控制模块与1553B驱动模块、示波器驱动模块、多用表驱动模块、信号发生器驱动模块配置，并接收示波器卡、多用表卡采集到的数据，然后执行相应的数据处理任务；

阻抗测试仪驱动模块、绝缘电阻测试仪驱动模块通过RS232通讯控制模块连接至数据处理模块，数据处理模块通过RS232通讯控制模块与阻抗测试仪驱动模块、绝缘电阻测试仪驱动模块配置，并接收阻抗测试仪、绝缘电阻测试仪采集到的数据，然后执行相应的数据处理任务；

CAN驱动模块通过CAN控制模块连接至数据处理模块，实现设备接口卡、矩阵切换卡与工控机的连接，对设备接口卡、矩阵切换卡进行控制；

数据处理模块的输出端连接有数据分析模块，数据处理模块将收集、处理得到的数据传输给数据分析模块，数据分析模块对数据进行分析，自动生成数据监视信息以及测试报告；

配置管理模块，用于接收并管理用户设定的参数信息，并将参数信息发送至

任务调度模块，用于接收配置管理模块发送的参数信息以及用户端发送 的检测指令，调度后发送至

测试逻辑模块，用于分析任务调度模块发送的信息，然后再将信息发送至数据处理模块。

所述1553B测试卡为北京浩正泰吉科技有限公司的1553B Tester。

所述1553B数据总线网络测试系统的供电系统包括控制组件，控制组件中包括工控机供电开关、测试仪器供电开关和网络控制器供电开关，分别控制工控机、测试仪器和网络控制器的供电。

所述控制组件中还包括滤波器，用于稳定电源的输出。

本发明提供的，具有如下有益效果：

可避免人为的测试误差、错误数据，测试速度快，全自动测试；

系统实时采集测试数据，并可根据要求以数字、文字、曲线、图形等方式显示出来；

统一的数据管理：系统可以记录保存所有测试数据，具有数据分析功能，可以根据分析结果生成测试报告并打印输出；

测试过程的高度自动化：系统根据预先设定的测试步骤和条件自动的进行测试。测试自动化可以有效的缩短测试时间，提高测试效率；

软件具有灵活的扩展性设计，对功能的修改、补充方便。

附图说明

图1为本发明所提供的1553B数据总线网络测试系统的结构示意图；

图2为矩阵切换卡的结构示意图；

图3为继电器矩阵的切换原理图；

图4为设备接口卡的结构示意图

图5为工控机内部模块及其连接关系示意图；

图6为供电系统控制组件结构示意图；

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、2，1553B数据总线网络测试系统，包括工控机、网络控制器、以及测试仪器，采用的测试仪器主要包括绝缘电阻测试仪、阻抗测试仪，这些测试仪器均由工控机或工控机协同网络控制器控制。

工控机通过PCI总线连接： 

波形发生卡，可输出正弦波、方波、三角波、锯齿、TTL、白噪声、高斯噪声、梯形、指数、AM、FM、扫频等各种波形，满足GJB5186中的测试需要；本实施例中的波形发生卡采用PCI9054作为PCI协议芯片，实现PCI的通信功能。FPGA作为核心器件，对板卡进行总体控制和将正弦波生成的数据发送给DAC。DDS和FPGA的PLL共同实现频率可调的基准脉冲源，从而实现扫频功能。模拟电路实现DAC的调理和放大功能。波形发生卡的工作流程如下：(1)将工控机发送来的波形数据存放到SRAM中；(2)配置FPGA的工作模式(正常波形或扫频波形)；(3)设置波形参数；(4)开始运行。

示波器卡，用于测试并采集1553B总线网络待测点的数据；

多用表卡，用于测试并采集1553B总线网络待测点的数据；

1553B测试卡，本实施例中采用北京浩正泰吉科技有限公司的1553B Tester(PCI-1553B)市售产品，用于接收和发送1553B数据总线网络的波形信号；1553B Tester具有2个独立，双冗余MIL-STD-1553通道，每个通道1M的QDR存储，还具有双功能(BC/Mon或RT/Mon)或全功能(BC/mRT/Mon)；BC和RT具有64位，20ns时间标签，可实现全错误注入/检测；

1553B接口卡，本实施例中采用北京浩正泰吉科技有限公司的1553B接口板卡，对1553B收发的波形进行检测；

CAN接口卡，具有双端口配置；指令发送；状态/数据读取；总线监控；分析/扫描的功能。 

工控机还通过串口连接并控制阻抗测试仪，通过并口连接并控制绝缘电阻测试仪。

网络控制器由测试接口、背板、矩阵切换卡、设备接口卡、电源接口卡和电源等组成。

背板采用VME背板样式，7U高度。提供21个4HP宽的槽位与设备接口卡、矩阵切换卡和电源接口卡相连接。背板的槽位中间有多组金属焊孔，其与测试接口直接焊线连接。

网络控制器共安装11块矩阵切换卡，其中1块是主线矩阵切换卡，另外10块是子线矩阵切换卡。每张矩阵切换卡高度为7U，占4HP宽度的槽位，矩阵切换卡可以是市售已有的任意一种由继电器矩阵构成的、可以实现切换功能的矩阵切换卡。

矩阵切换卡用于切换待测网络的测试点，实现自动测试的目的。每张矩阵切换卡可控制6冗余2子线的切换工作。矩阵切换卡的原理框图如图3所示：矩阵切换卡的主控制器为MCU，MCU实现CAN总线的控制，从而实现与工控机的通信。MCU将工控机的数据进行解码后，把控制信息发送给CPLD，由CPLD控制继电器矩阵，将输入接口的选择并连接到输出接口，实现将输入接口通过背板与设备接口卡相连接。MCU通过采集温度传感器发送来的数据，进行温度控制，如果温度过高将停止板卡工作，并请求工控机停止测试，并发出警报，点亮温度LED。MCU在上电后进行板卡ID检测，如发现板卡插错槽位，会通知工控机设备发生错误，请求停止，并点亮故障LED。MCU在工作过程中会监测板卡各个部分是否发生异常，若发生异常会请求工控机停止测试，并点亮故障LED。设备进行自检的时候，MCU会点亮自检LED。设备工作的时候，MCU会点亮工作LED。

CPLD作为从控制器，对MCU发来的数据进行解码并控制继电器动作。CPLD另外一个功能是实现一个外部看门狗，用来解除MCU的死机状态。

继电器矩阵切换原理框图如图3所示，6选1矩阵配合(主)子线选择矩阵可实现冗余总线的选择，4组6选1矩阵可实现1个冗余的4个不同的主线或短截线电缆选择(用于一般测试)、1个冗余2个不同主线或短截线电缆选择(用于4线法测电阻，1和2选择相同矩阵，3和4选择相同矩阵)和2个冗余2个分别不同主线或短截线电缆选择(用于双冗余总线隔离测试)，用来实现不同的测试功能。正、负和屏蔽选择矩阵用于切换相应电缆的正、负和屏蔽中的1种、2种或全部电缆到背板，输送给设备接口卡的测试设备选择矩阵，完成相应的测试。

设备接口卡，高度为7U，占8HP宽度的槽位。设备接口卡用于切换测试仪器，实现自动测试的目的。

请参考图4，设备接口卡的主控制器为MCU，MCU实现CAN总线的控制，从而实现与工控机的通信。MCU将工控机的数据进行解码后，把控制信息发送给CPLD，由CPLD控制继电器矩阵，将输入接口的选择并连接到输出接口，实现将输入接口的测试仪器接口通过背板和矩阵切换卡与待测总线网络相连接。MCU通过采集温度传感器发送来的数据，进行温度控制，如果温度过高将停止板卡工作，并请求工控机停止测试，并发出警报，点亮温度LED。MCU在上电后进行板卡ID检测，如发现板卡插错槽位，会通知工控机设备发生错误，请求停止，并点亮故障LED。MCU在工作过程中会监测板卡各个部分是否发生异常，若发生异常会请求工控机停止测试，并点亮故障LED。设备进行自检的时候，MCU会点亮自检LED。设备工作的时候，MCU会点亮工作LED。

CPLD作为协控制器，对MCU发来的数据进行解码并控制继电器动作。还实现一个外部看门狗，用来解除MCU的死机状态。电子开关有实现系统动态故障影响测试功能用的，还有实现控制总线开关用的。电子开关的响应时间固定且快速，用于准确控制总线开关的动作。CPLD同时控制电子开关和数据采集模块，可实现总线开关的闭合时间测算。实现动态故障影响测试功能的电子开关指标如下：

内阻小于1.25Ω；

开关时间小于200ns；

开关最高频率为1MHz。

电源接口卡用于通过背板，可实现对矩阵切换卡提供5V直流电，对设备接口卡提供5V、28V、±10V、±20V直流电。

网络控制器的由工控机通过CAN总线控制，设备接口卡和矩阵切换卡拥有不同的ID，工控机可自由控制每张卡的继电器动作。设备接口卡和矩阵切换卡之间不进行相互通信，若要进行通信，以工控机为中转实现相互通信。

请参考图5，工控机中的测控模块包括：

CAN驱动模块、1553B驱动模块、示波器驱动模块、多用表驱动模块、 信号发生器驱动模块、阻抗测试仪驱动模块、绝缘电阻测试仪驱动模块以及数据处理模块，其中：

1553B驱动模块(用于驱动1553B接口卡)、示波器驱动模块(用于驱动示波器卡)、多用表驱动模块(用于驱动多用表卡)、信号发生器驱动模块(用于驱动波形发生卡)通过PCI通讯控制模块连接至数据处理模块，数据处理模块通过PCI通讯控制模块与1553B驱动模块、示波器驱动模块、多用表驱动模块、信号发生器驱动模块配置，并接收示波器、多用表等仪器采集到的数据，然后执行相应的数据处理任务；

阻抗测试仪驱动模块、绝缘电阻测试仪驱动模块(即图5中欧兆表驱动模块)通过RS232通讯控制模块连接至数据处理模块，数据处理模块通过RS232通讯控制模块与阻抗测试仪驱动模块、绝缘电阻测试仪驱动模块配置，并接收阻抗测试仪、绝缘电阻测试仪采集到的数据，然后执行相应的数据处理任务；

CAN驱动模块通过CAN控制模块连接至数据处理模块，实现设备接口卡、矩阵切换卡与工控机的连接，对设备接口卡、矩阵切换卡进行控制。

数据处理模块的输出端连接有数据分析模块，数据处理模块将收集、处理得到的数据传输给数据分析模块，数据分析模块对数据进行分析，自动生成数据监视信息以及测试报告；

工控机中还包括配置管理模块、任务调度模块和测试逻辑模块，配置管理模块用于接收用户设置配置参数信息并进行管理整合，配置管理模块的输出端连接任务调度模块，向任务调度模块输出参数配置的信息，任务调度模块还用于接收用户端向其直接发送的测试指令(包括自动测试和单步测试)和自检指令，任务调度模块连接测试逻辑模块，向测试逻辑模块发送数据信息，测试逻辑模块用于将接受到的数据信息分析，然后发送给数据处理模块，再通过数据处理模块发送到下游表卡中进行检测。

1553B数据总线网络测试系统的供电系统包括控制组件(也称加电控制组合)，其除了含锁的总开关之外，还提供了三个分开关，分别控制工控机供电、测试仪器供电和网络控制器供电。工控机供电包括对工控机、显示器、打印机及工控机内部的测试仪器卡进行供电。测试仪器供电提供阻抗测试仪 和绝缘电阻测试仪的供电。工控机供电和测试仪器供电均提供220V交流电。网络控制器供电提供网络控制器所需的220V交流电，这一路电源经过了滤波处理。

控制组件还含有滤波器，可为系统提供稳定的电源输出。同时还具有过压、过流保护功能，为系统提供了安全的保障。供电系统控制组件的的结构示意图如图6所示。

工作时，接通电源，将1553B数据总线网络的待测点接到测试接口上，用工控机控制矩阵切换卡在各待测点间切换，协同设备接口卡上的测试仪器及测试卡对待测点进行自动测试，将数据返回到工控机中的数据处理模块和数据分析模块处理，生成监测信息和测试报告，并可通过打印机打印出来。

以上对本发明所提供的1553B数据总线网络测试系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.1553B数据总线网络测试系统，其特征在于，包括工控机，网络控制器和测试仪器，

所述工控机通过总线连接有波形发生卡、示波器卡、多用表卡、1553B测试卡、1553B接口卡以及CAN接口卡；

所述网络控制器包括设备接口卡，用于连接测试仪器以及工控机中的测试板卡；

矩阵切换卡以及用于连接待测总线网络的测试接口，矩阵切换卡与测试接口连接，用于切换测试接口的断开与导通；

背板，用于安装设备接口卡和矩阵切换卡；

所述工控机通过CAN接口卡采用总线连接至设备接口卡和矩阵切换卡。

2.根据权利要求1所述的1553B数据总线网络测试系统，其特征在于，所述测试仪器包括阻抗测试仪和绝缘电阻测试仪，所述阻抗测试仪通过串口连接所述工控机；所述绝缘电阻测试仪通过并口连接所述工控机。

3.根据权利要求1所述的1553B数据总线网络测试系统，其特征在于，所述矩阵切换卡包括MCU和继电器矩阵，MCU电路连接有CAN总线、温度传感器、状态显示灯和CPLD，所述CPLD的输出端电路连接至所述继电器矩阵。

4.根据权利要求1所述的1553B数据总线网络测试系统，其特征在于，所述设备接口卡包括MCU和继电器矩阵，MCU电路连接有CAN总线、温度传感器、状态显示灯和CPLD，所述CPLD的输出端电路连接至所述继电器矩阵。

5.根据权利要求2所述的1553B数据总线网络测试系统，其特征在于，所述工控机中包括：

CAN驱动模块、1553B驱动模块、示波器驱动模块、多用表驱动模块、信号发生器驱动模块、阻抗测试仪驱动模块、绝缘电阻测试仪驱动模块以及数据处理模块，其中：

1553B驱动模块、示波器驱动模块、多用表驱动模块、信号发生器驱动模块通过PCI通讯控制模块连接至数据处理模块，数据处理模块通过PCI通讯控制模块与1553B驱动模块、示波器驱动模块、多用表驱动模块和信号发生器驱动模块配置，并接收示波器卡、多用表卡采集到的数据，然后执行相应的数据处理任务；

阻抗测试仪驱动模块和绝缘电阻测试仪驱动模块通过RS232通讯控制模块连接至数据处理模块，数据处理模块通过RS232通讯控制模块与阻抗测试仪驱动模块、绝缘电阻测试仪驱动模块配置，并接收阻抗测试仪和绝缘电阻测试仪采集到的数据，然后执行相应的数据处理任务；

CAN驱动模块通过CAN控制模块连接至数据处理模块，实现设备接口卡、矩阵切换卡与工控机的连接，对设备接口卡、矩阵切换卡进行控制；

数据处理模块的输出端连接有数据分析模块，数据处理模块将收集、处理得到的数据传输给数据分析模块，数据分析模块对数据进行分析，自动生成数据监视信息以及测试报告。

6.根据权利要求1或5所述的1553B数据总线网络测试系统，其特征在于，所述1553B测试卡为北京浩正泰吉科技有限公司的1553B Tester。

7.根据权利要求1所述的1553B数据总线网络测试系统，其特征在于，所述1553B数据总线网络测试系统的供电系统包括控制组件，控制组件中包括工控机供电开关、测试仪器供电开关和网络控制器供电开关，分别控制工控机、测试仪器和网络控制器的供电。

8.根据权利要求7所述的1553B数据总线网络测试系统，其特征在于，所述控制组件中还包括滤波器，用于稳定电源的输出。