CN105842572B - 一种便携式通用综合检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式通用综合检测仪，主要由机壳、键盘、触摸屏、液晶显示屏、COM‑E模块化通用计算机、测试扩展板单元、充电锂电池、电源管理单元组成。本发明是一种指控和通信设备的自动检测仪，内部集成模块化通用计算机、各种通用测试接口电路和专用测试接口电路，并通过以太网、USB、WIFI、RS232四种适配器接口扩展任意外置检测适配器。在模块化通用计算机上调用不同的虚拟仪器软件，通过以太网加载测试函数到内部测试扩展板单元FPGA上，并控制FPGA和相应的接口电路完成指控类设备的检测，通过四种适配器接口的任意一种接口加载测试函数到外置检测适配器上，并控制外置检测适配器完成通信类设备的检测。本发明具有集成度高，体积小、功耗低、扩展性强等优点。
Description
技术领域
本发明属于测试仪器技术领域，特别涉及一种便携式通用综合检测仪的设计技术。
背景技术
随着信息技术的飞速发展，在某专用通信领域，大量指控和通信装备成建制列装，装备型号繁多，技术复杂，各生产厂家的技术体制有别。为了保证装备的实时效能和通信网络的可靠运行，装备的故障快速诊断和故障修复至关重要。目前，指控和通信装备的检测现状主要存在如下问题：
第一，检测仪器和手段比较匮乏；
第二，现有的检测手段主要是传统的台式通用仪器，如通用的示波器、频谱仪等设备，这些检测仪器针对性不强，智能化水平较低，仪器笨重，不便于携带，并且对操作人员的专业能力要求较高；
第三，某些电台有专用的基于嵌入式处理器的便携式检测仪，但这些仪器大多功能比较单一，通用性和集成性较差；
第四，部分修理单位建立了基于VXI、PXI总线架构的集成板卡的台式综合检测仪，这类仪器通用性较强。专利申请号为CN201410488143.1，名称为一种便携式自动化测试设备及其工作方法，采用PXI架构集成通用的示波器、信号源、射频信号分析仪等板卡式仪器，能够解决部分无线通信设备如接力机和电台的通用指标测试，但仍然缺乏针对性、无法测试接收灵敏度等重要指标；并且采用PXI架构，其设备必然由PXI背板、PXI计算机板卡和其他功能板卡组成，体积必然会加大，便携性会较差；另外，由于各个厂家保密的限制以及各厂家对VXI、PXI总线技术掌握的深浅不同，比较难于在一台仪器中集成多个厂家的PXI测试板卡，多功能的系统集成受到较大限制。
发明内容
为了解决指控和通信装备的综合检测中存在的诸多问题，本发明提出一种便携式通用综合检测仪。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种便携式通用综合检测仪：包括机壳（1）、键盘（2）、触摸屏（3）、液晶显示屏（4）、COM-E模块化通用计算机(5)、测试扩展板单元（6）、充电锂电池(7)、电源管理单元（8）。其中：
所述机壳（1）由扩展坞和后盖板组成，采用镁铝合金材料铣制而成，质量轻便，具有良好的结构强度和导热效果。
所述键盘（2）由操作按键和键盘板组成，键盘板完成对按键输入信号的采集，由RS232接口通过测试扩展板单元（6）转接后连接到COM-E模块化通用计算机(5)，实现对按键输入信息的识别和解析。
所述触摸屏（3）为8.4英寸四线电阻屏，由触摸屏和触摸屏控制板组成，触摸屏控制板完成触摸信息的采集，由USB接口通过测试扩展板单元（6）转接后连接到COM-E模块化通用计算机(5)，实现对外部触摸信息的识别和解析。
所述液晶屏（5）为8.4英寸TFT真彩液晶显示屏，分辨率为1024×768，具有自动背光调节功能，由18bit的LVDS接口通过测试扩展板单元（6）转接后连接到COM-E模块化通用计算机(5)上，实现对各种输出信息的显示。
所述COM-E模块化通用计算机(5)为采用COM Express R2.1 Type 10管脚类型的通用计算机模块，作为便携式通用综合检测仪的处理器平台,该模块CPU选用低功耗的Intel Atom N2600，主频为双核1.6G，内存为2GB，图形引擎为Intel GMA3600 400MHz，提供18-bitLVDS和液晶显示屏（4）相连，提供1个10/100/1000Mbps自适应以太网口和PCIE口到测试扩展板单元（6），提供1个SATA接口扩展32G固态硬盘，对外提供8个USB接口，其中1个USB接口用于连接触摸屏（3），提供2个USB接口接到对外连接器上，用于扩展USB接口类型的外置检测适配器。
所述测试扩展板单元（6）由FPGA(601)、SDRAM(608)、电源电路(609)、专用接口电路(602)、WIFI电路(605)、以太网交换电路(604)、通用接口电路(606)、通用测试接口连接器(607)、外置适配器接口(603)、专用测试接口连接器(610)组成。其中，FPGA(601)对上和COME-E模块化通用计算机(5)之间主要通信连接接口有PCIE高速接口和高速以太网接口，FPGA(601)对下通过I/O接口和专用接口电路(602)相连，专用接口电路(602)的对外接口信号通过专用测试接口连接器(610)连接到机壳(1)侧面板上，对外提供的专用测试接口涵盖指控和通信装备的全部接口，包括V口、音频、K口、V.35口、A口和远传口，这些接口用于指控通信装备相对应的接口进行互联和测试。在测试扩展板单元(6)上通过通用接口电路(606)对COM-E模块化通用计算机(5)的通用接口电路进行扩展和电平转换，然后由通用测试接口连接器(607)将通用测试接口信号连接到机壳(1)侧面板上，对外提供的通测试接口包括RS232接口、RS422接口、USB接口和以太网口，实现被测试对象通用接口的互联和测试。为了实现多种方式的外置检测适配器接入本通用检测仪，在测试扩展板单元(6)分别将以太网交换电路(604)的其中一路以太网连接到外置适配器接口(603)上，将通用接口电路(606)的RS232接口连接外置检测适配器接口（603)上，将和FPGA（601）通过SPI接口互联的WAIF电路(605)连接到外置适配器接口(603)上，如此外置适配器接口(603)对外提供WIFI无线通信接口、RS232接口、USB接口和以太网接口分别用于对应接口类型的外置检测适配器扩展连接，多种外置检测适配器接口可灵活扩展多种类型外置检测适配器。
所述充电锂电池(7)的额定电压为14.4V，额定容量为5AH，具有过压保护、欠压保护、过温保护和短路保护功能。
所述电源板(8)由电源电压转换电路和充放电管理电路组成，完成+24电压到+12V和+5V电压的转换，对充电锂电池(7)进行充放电管理，充放电电压为14.4V，具有防过充和防过放电功能。
附图说明
图1、总体示意图。
图2、便携式通用综合检测仪内部逻辑功能框图。
图3、便携式通用综合检测仪测试某交换机V口信号流程图。
图4、便携式通用综合检测仪通过WIFI扩展外置检测适配器测试某接力机接收灵敏度信号流程图。
具体实施方式
一种便携式通用综合检测仪，由机壳（1）、键盘（2）、触摸屏（3）、液晶显示屏（4）、COM-E模块化通用计算机(5)、测试扩展板单元（6）、充电锂电池(7)、电源管理单元（8）组成。机壳(1)作为便携式通用综合检测仪的外部结构，采用镁铝合金铣制而成，具有强度高、质量轻、散热好的特点，非常适合野外环境便携应用；触摸屏（3）和液晶显示屏（4）的尺寸为8.4英寸，键盘（2）包括数字按键和功能按键，三者组成了便携式通用综合检测仪友好的人机交互方式，实现测试参数的图形化输入和测试结果图形化输出。
COM-E模块化通用计算机(5)的尺寸为84mm×55mm，高度为5mm，通过板间堆栈方式安装在测试扩展板单元（6）上，并紧贴机壳(1)的后盖板，通过后盖板传导散热；测试扩展板单元(6)的尺寸为200mm×145mm，其上的超大规模可编程FPGA(601)的型号为XC4VFX60-10FFG672I，有丰富的逻辑资源，最大可以的I/O接口有352个，可完成对多种专用和通用接口的控制；FPGA(601)和COM-E模块化通用计算机(5)之间通过以太网接口和PCIE接口相连，COM-E模块化通用计算机(5)通过以太网或者PCIE与FPGA(601)进行测试业务的交互；同时，在测试扩展板单元(6)上有V口、音频、K口、V.35口、A口和远传口等多种专用接口电路，通过TTL电平的时钟信号和数据信号与FPGA(601)相连。另外，在测试扩展板单元(6)上将COM-E模块化通用计算机(5)的USB口、以太网口、RS232口以及由测试扩展板单元(6)上的无线WIFI作为外置检测适配器的扩展接口，以便外置检测适配器很灵活的以任意一种接口和便携式通用综合检测仪组合成相应功能的检测仪。
充电充电锂电池(7)尺寸为70mm×145mm×23mm,电源管理单元(8)的尺寸为70mm×145mm×8mm，两者按照上下结构重叠安装，中间留有散热间隙，安装好后与测试扩展板单元位于同一平面上。充电充电锂电池(7)安装后紧贴机壳后盖板，便于传导散热。
接下来，以某指控网络交换类设备的测试为例子，说明其具体的检测方法和测试流程：
在液晶显示屏(4)上点击运行测试界面应用软件，选择某专用交换机测试界面，按照界面上的图形化的连线框图的指引，用测试线缆分别将便携式通用综合检测平台的以太网口、V口和被测试网络交换类设备互联，在界面上输入被测试设备的以太网口地址，点击开始测试，
然后在COM-E模块化通用计算机(5)内部调用测试V口的函数，其函数一方面通过以太网口自动控制被测试交换类设备内部V口的工作参数，并将测试命令通过以太网口发送到测试扩展板单元(6)的FPGA(601)上，FPGA(601)解析以太网包内容，通过试扩展板单元(6)上V口和被测试设备V口进行信令交互，并在FPGA(601)内部记录信令交互结果，然后模拟2路电话机向被测试交换机拨打电话，并记录其中的呼叫过程，最后，FPGA(601)将上述测试过程的测试结果通过以太网包送到COM-E模块化通用计算机(5)，在液晶显示屏(4)上显示测试信令交互和话音呼叫结果，显示合格或者是不合格的结论，如果有故障，由COM-E模块化通用计算机(5)调用内部的专家数据库，给出故障范围和具体的维修建议。
以某无线通信设备检测为例子，说明便携式通用综合检测仪通过WIFI扩展外置检测适配器测试某接力机的检测方法和测试流程：
在液晶显示屏(4)上点击运行测试界面应用软件，选择某型号接力机测试界面，按照界面上的图形化的连线框图的指引，开启便携式通用综合检测仪无线WIFI功能，让外置接力机检测适配器接入WIFI，同时将外置接力机检测适配器的天线口和群路口分别用对应线缆连接到被测试接力机上。在界面上输入被测试设备的以太网口地址，点击开始测试，
然后在COM-E模块化通用计算机(5)内部调用测试接力机灵敏度的函数，其函数一方面通过以太网口自动控制被测试接力机的频率、模式等工作参数，并将测试命令通过WIFI发送到外置接力机检测适配器上，接力机检测适配器内部解析WIFI协议内容，控制内部电路产生测试业务数据，通过天线口送到被测试接力机，然后通过群路口返回外置接力机检测适配器内部进行收发数据的比较，并调整射频通道上可调衰减器的值，以此测试被测试接力机的接收灵敏度。测试完成后通过WIFI将测试结果送到COM-E模块化通用计算机(5)上处理，然后在液晶显示屏(4)上显示测试结果，显示合格或者是不合格的结论，如果有故障，由COM-E模块化通用计算机(5)调用内部的专家数据库，给出故障范围和具体的维修建议。
Claims (7)
1.一种便携式通用综合检测仪，其特征在于：由机壳(1)、键盘(2)、触摸屏(3)、液晶显示屏(4)、COM-E模块化通用计算机(5)、测试扩展板单元(6)、充电锂电池(7)、电源管理单元(8)组成；
所述测试扩展板单元(6)由FPGA(601)、SDRAM(608)、电源电路(609)、专用接口电路(602)、WIFI电路(605)、以太网交换电路(604)、通用接口电路(606)、通用测试接口连接器(607)、外置适配器接口(603)、专用测试接口连接器(610)组成，其中，所述FPGA(601)对上和所述COM-E模块化通用计算机(5)之间主要通信连接接口有PCIE高速接口和高速以太网接口，所述FPGA(601)对下通过I/O接口和所述专用接口电路(602)相连，所述专用接口电路(602)的对外接口信号通过所述专用测试接口连接器(610)连接到所述机壳(1)侧面板上，对外提供的专用测试接口涵盖指控和通信装备的全部接口，包括V口、音频、K口、V.35口、A口和远传口，这些接口用于指控通信装备相对应的接口进行互联和测试，在所述测试扩展板单元(6)上通过所述通用接口电路(606)对所述COM-E模块化通用计算机(5)的通用接口电路进行扩展和电平转换，然后由所述通用测试接口连接器(607)将通用测试接口信号连接到所述机壳(1)侧面板上，对外提供的通测试接口包括RS232接口、RS422接口、USB接口和以太网口，实现被测试对象通用接口的互联和测试，为了实现多种方式的外置检测适配器接入本通用检测仪，在所述测试扩展板单元(6)分别将所述以太网交换电路(604)的其中一路以太网连接到所述外置适配器接口(603)上，将所述通用接口电路(606)的RS232接口连接所述外置检测适配器接口(603)上，将和所述FPGA(601)通过SPI接口互联的所述WIFI电路(605)连接到所述外置适配器接口(603)上，所述外置适配器接口(603)对外提供WIFI无线通信接口、RS232接口、USB接口和以太网接口分别用于对应接口类型的外置检测适配器扩展连接，多种外置检测适配器接口可灵活扩展多种类型外置检测适配器；
所述COM-E模块化通用计算机(5)内部调用测试接力机灵敏度的函数，其函数一方面通过以太网口自动控制被测试接力机的工作参数，并将测试命令通过WIFI发送到外置接力机检测适配器上，接力机检测适配器内部解析WIFI协议内容，控制内部电路产生测试业务数据，通过天线口送到被测试接力机，然后通过群路口返回外置接力机检测适配器内部进行收发数据的比较，并调整射频通道上可调衰减器的值，以此测试被测试接力机的接收灵敏度。
2.根据权利要求1所述一种便携式通用综合检测仪，所述机壳(1)由美铝合金铣制而成。
3.根据权利要求1所述一种便携式通用综合检测仪，其特征在于：所述键盘(2)、触摸屏(3)、液晶显示屏(4)构成便携式通用综合检测仪的人机交互接口，实现测试命令的输入和测试结果的输出显示；键盘(2)由0-9共10个数字按键，小数点、上、下、左、右、确认共6个功能按键键组成，通过RS232串口和扩展板单元相连；触摸屏(3)为8.4英寸四线电阻屏，经过触摸屏控制板转换后通过USB口和测试扩展板单元(6)相连，实现触摸信息的输入；液晶显示屏(4)采用8.4英寸TFT液晶显示屏，通过LVDS接口和测试扩展板单元(6)相连，实现各种测试结果的输出显示。
4.根据权利要求1所述一种便携式通用综合检测仪，其特征在于：所述模块化计算机(5)为COM Express标准中的Mini类型通用计算机模块，其管脚定义满足COM ExpressR2.1Type 10标准，处理器为IntelAtomN2600低功耗处理器。
5.根据权利要求1所述一种便携式通用综合检测仪，其特征在于：所述FPGA(601)为通用的大规模可编程FPGA，型号为Xilinx公司的XC4VFX60-10FFG672I。
6.根据权利要求1所述一种便携式通用综合检测仪，其特征在于：所述充电锂电池(7)为5Ah充放电锂电池，具有高温和短路保护功能，为便携式通用综合检测仪提供不小于6个小时的工作电量，充放电电压为14.4V。
7.根据权利要求1所述一种便携式通用综合检测仪，其特征在于：所述电源管理单元(8)实现仪器的电源管理，输入电压范围为19-32V，输出电压为+12V和+5V，对电池充放电和输出电压智能管理，当测试某个接口时，对应电源输出开启，其它接口电源关闭，通过输出电压的智能管理，降低设备工作时的功耗，延长电池的工作时间。
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