CN108891622B - 一种自主可控通用测试发控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自主可控通用测试发控系统，包括远控台、测试发控主机、零秒转发盒和AC/DC电源机箱；远控台和测试发控主机之间通过电缆相连，并通过光纤收发器或网络交换机实现网络通讯；测试发控主机包括计算机板、I/O板、AD采集板、通信板和接口底板；计算机板、I/O板、AD采集板和通信板通过印制板连接器插接在接口底板上；计算机板包括DSP处理器，以及与DSP处理器相连的时钟电路和存储器；DSP处理器用于发出开关量输出信号至I/O板，接收I/O板反馈的开关量输入数据以及AD采集板反馈的模拟量数据并进行解析处理，实现对飞行器的输出控制和状态监测；本发明通过模块化的功能板卡以及板卡之间的标准化接口和总线，提高了系统的一体化和通用性，节省维护成本。

Description

一种自主可控通用测试发控系统

技术领域

本发明属于地面测试发控系统技术领域，更具体地，涉及一种自主可控通用测试发控系统。

背景技术

测试发控系统是飞行器测试、发射控制等地面设备的总称，通常由测试设备、发控设备、瞄准设备、通讯设备等部分组成。测试设备是对飞行器的各个设备进行依次检查，完成对开关量信号、电压信号、频率信号、脉冲量信号等信号的测量；测试设备进行供配电测试、飞行器静态测试、飞行器动态测试、发控状态检测；在完成飞行器的所有测试后，发控系统进行发射控制；飞行器发控系统是飞行器地面测发控的一个重要组成部分，在飞行器测试过程中保护弹上设备、在发射前进行射击参数的设定以及发射控制，其性能直接决定了飞行器的使用效果。飞行器的发控系统通常由控制器和发控组合组成，发控组合通常由继电器机柜和延时电路组成。

目前研制的测试发控系统均为匹配各飞行器产品的专用测试发控系统，各系统之间标准不统一，复用性差；并且基本上以X86平台的PC机为控制核心，配备价格较为昂贵的测试板卡组成，通用性差且系统核心均为国外公司提供，存在技术风险且不易维护。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种自主可控通用测试发控系统，采用国产化芯片为控制核心，其目的在于解决现有的测试发控系统存在的通用性差、存在技术风险且不易维护的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种自主可控通用测试发控系统，包括远控台、测试发控主机、零秒转发盒和AC/DC电源机箱；远控台和测试发控主机之间通过电缆相连，并通过光纤收发器或网络交换机实现网络通讯；测试发控主机包括计算机板、I/O板、AD采集板、通信板和接口底板；计算机板、I/O板、AD采集板和通信板分别通过印制板连接器插接在接口底板上；

计算机板包括DSP处理器，以及与DSP处理器相连的时钟电路和存储器；DSP处理器用于发出开关量输出信号至所述I/O板，接收I/O板反馈的开关量输入数据以及AD采集板反馈的模拟量数据并进行解析处理，实现对飞行器的输出控制和状态监测；

I/O板包括可编程逻辑器件CPLD，以及与可编程逻辑器件CPLD相连的开关量输入电路和开关量输出电路；可编程逻辑器件CPLD与DSP处理器的GPIO接口相连，并通过EMIF总线与DSP处理器的EMIF接口相连，用于对DSP处理器发出的开关量输出信号进行编码处理后发送至开关量输出电路，并用于对开关量输入电路发送的开关量输入数据以及AD采集板发送的模拟量数据进行译码后发送至DSP处理器；

AD采集板包括AD采集电路和网口电路；AD采集电路的输入端与待测飞行器相连且输出端与可编程逻辑器件CPLD相连，用于采集飞行器的状态数据并转换为模拟量数据；网口电路的一端与待测飞行器相连且另一端与DSP处理器相连，用于实现DSP处理器与待测飞行器之间的数据通讯；

通信板包括两路CAN总线接口电路、两路1553B总线接口电路、两路RS232隔离通信电路和四路RS422隔离通信电路；CAN总线接口电路与DSP处理器的CAN接口相连；1553B总线接口电分别与DSP处理器的1553B接口相连；RS232隔离通信电路和RS422隔离通信电路均与DSP处理器中的异步串口UART相连，RS232隔离通信电路通过RS232收发器实现飞行器与发控系统间的RS232隔离通信；RS422隔离通信电路通过RS422收发器实现飞行器与发控系统间的RS422隔离通信。

优选的，上述自主可控通用测试发控系统，其开关量输入电路包括光电耦合器，用于采集待测飞行器的开关量输入数据并进行隔离后传输至可编程逻辑器件CPLD；

开关量输出电路包括总线驱动器和固态继电器，总线驱动器用于根据可编程逻辑器件CPLD输出的开关量输出信号驱动所述固态继电器输出开关量控制信号，包括+28V、28VGND、+5V和5VGND的电压信号。

优选的，上述自主可控通用测试发控系统，其AD采集电路包括依次相连的AD转换器、运算放大器、光耦隔离放大器，以及为运算放大器和光耦隔离放大器供电的隔离电源；

光耦隔离放大器与待测飞行器相连，用于采集待测飞行器的状态数据并进行隔离放大；运算放大器用于将隔离放大后的状态数据进行差分运算；AD转换器与可编程逻辑器件CPLD电连接，用于将运算放大器输出的状态数据转换为模拟量数据。

优选的，上述自主可控通用测试发控系统，其网口电路包括网口芯片以及用于连接待测飞行器的网络接口；网口芯片与DSP处理器的SPI接口相连接，用于实现DSP处理器与待测飞行器之间的数据通讯，对网络接口进行初始化及底层以太网数据的发送接收，支持IP、ARP、ICMP、UDP和TCP协议。

优选的，上述自主可控通用测试发控系统，还包括设置在接口底板上的DC/DC电源模块，用于为电源转换电路提供5V电压。

优选的，上述自主可控通用测试发控系统，其计算机板还包括低压差稳压器和电源转换电路；低压差稳压器的输入端与所述电源转换电路的输出端相连，输出端分别与存储器、DSP处理器相连，用于将电源转换电路转换输出的电压进行稳压处理后输送至存储器和DSP处理器。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提供的自主可控通用测试发控系统，通过模块化设计的计算机板、I/O板、AD采集板和通信板分别实现与待测飞行器之间的输出信号控制、开关量输入输出、模拟量采集和多协议通信功能，各板卡之间采用标准化接口和总线进行连接以简化板卡之间的匹配设计；计算机板作为控制核心采用国产化芯片实现技术自主可控，避免技术风险；各板卡的独立结构确保某一板卡发生故障时只需更换或维修故障板卡，避免繁杂的维护工作，节省维护成本；通信板上集成了CAN通讯电路、1553B通讯电路、RS232隔离通信电路和RS422隔离通信电路，能够适用多种通信协议的待测产品，提高了测试发控系统的兼容性和通用性；另外，系统架构采用前台+后台远控的主从式设计，前后台通讯以网络方式进行，实现飞行器各系统测试的集中控制和数据共享、实时处理、自动判读，完成待测产品的全流程测试及发射控制任务。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自主可控通用测试发控系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的测试发控主机的硬件结构示意图；

图3是本发明实施例提供的测试发控主机的逻辑框图；

图4是本发明实施例提供的电源转换电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例提供的自主可控通用测试发控系统的结构示意图；如图1所示，本发明所提供的一种自主可控通用测试发控系统，包括远控台、测试发控主机、光纤收发器或网络交换机、零秒转发盒、AC/DC电源机箱和打印机；

远控台和测试发控主机之间通过通用电缆相连，并通过光纤收发器或网络交换机实现网络通讯；与测试发控主机相连的零秒转发盒用于系统时序同步；AC/DC电源机箱包括两组AC/DC电源和电源接口，220V市电通过电源接口接入测试发控主机，通过AC/DC电源转换为两路28V电源，分别为测试发控主机中的控制系统和伺服系统供电；

测试发控系统采用前台+后台远控的主从式设计，前台即测试发控主机，主要用于与飞行器进行直接电气连接，实现对飞行器的配电断电控制、信号通讯、电池激活、发动机点火、零秒转发等功能，设备启动后可以无人值守；后台即远控台，通过远程网络通讯与前台的测试发控主机进行信息交互，对测试发控流程进行调度控制、状态监控、测试发控信息打印输出以及提供人机操作界面，实现飞行器各系统测试的集中控制和数据共享、实时处理、自动判读，完成待测飞行器的全流程测试及发射控制任务。

图2是本发明实施例提供的测试发控主机的硬件结构示意图；图3是本发明实施例提供的测试发控主机的逻辑框图；如图2、3所示，测试发控主机包括计算机板、I/O板、AD采集板、通信板和接口底板；计算机板、I/O板、AD采集板、通信板均通过印制板连接器插接在接口底板上；测试发控主机采用通用化架构，标准机箱外形设计；

计算机板包括DSP处理器、时钟电路、存储器、低压差稳压器和电源转换电路；时钟电路和存储器均与DSP处理器相连；低压差稳压器的输入端与电源转换电路的输出端相连，输出端分别与存储器和DSP处理器相连；

DSP处理器控制整个系统的运行，用于发出开关量输出信号至I/O板，接收I/O板反馈的开关量输入数据以及AD采集板反馈的模拟量数据并进行解析处理，实现对飞行器的输出控制和状态监测，实现网络传输的底层功能；DSP处理器选用航天科技771所的SoC芯片LCDSP0102作为主控芯片，LCDSP0102芯片是新一代的通用控制SoC产品，处理器核为高性能的C6713浮点DSP，内部集成了EMIF、2路I2C、2路McBSP、2路McASP、2路Timer、16路GPIO、HPI、4路HDLC、8路UART、2路CAN接口、2路1553B接口、1路高速Link口、8路增强型Timer、和1路SPI等外设接口，LCDSP0102处理器架构如图3所示。主控芯片LCDSP0102内部集成的8路异步串口(UART)和4路的HDLC管脚复用，通过管脚复用寄存器对管脚功能进行配置选择。

计算机板上的器件所需电压为3.3V与1.2V，其中主控芯片LCDSP0102的内核工作电压是1.2V，电源电压是3.3V。电源转换电路将设置于接口底板上的DC/DC电源模提供的5V电压分别转换为3.3V、1.2V输出，实现对主控芯片的供电以及复位；根据LCDSP0102芯片上电要求，1.2V先上电，3.3V后上电，电源转换电路的具体电路图如图4所示；电源转换电路输出的3.3V或1.2V电压经低压差稳压器进行稳压处理后输出给存储器和DSP处理器。

I/O板包括可编程逻辑器件CPLD、开关量输入电路和开关量输出电路；开关量输入电路和开关量输出电路均与可编程逻辑器件CPLD电连接；可编程逻辑器件CPLD通过EMIF总线与DSP处理器的EMIF接口相连，并与DSP处理器的GPIO接口相连，用于对DSP处理器发出的开关量输出信号进行编码处理后发送至开关量输出电路，并用于对开关量输入电路发送的开关量输入数据以及AD采集板发送的模拟量数据进行译码后发送至DSP处理器；本实施例优选采用型号为的EPM1270T144I5N可编程逻辑器件，RAM：4M×32bit，DSP处理器通过EMIF总线接口控制可编程逻辑器件CPLD实现64路I/O接口，包括32路输入指令接口和32输出指令接口；

开关量输入电路包括光电耦合器，32路开关量输入指令通过光电耦合器MOCD213-M(D213)隔离后传输至可编程逻辑器件CPLD，由DSP处理器读取并进行数据处理；

开关量输出电路包括总线驱动器和固态继电器，DSP处理器输出的32路开关量输出指令通过可编程逻辑器件CPLD的I/O口输出，经总线驱动器后驱动固态继电器输出的开关量控制信号为+28V、28VGND、+5V和5VGND电压信号，输出量可通过固态继电器跳线进行配置。

AD采集板包括AD采集电路和网口电路；AD采集电路的输入端与待测飞行器相连，输出端与可编程逻辑器件CPLD相连，用于采集飞行器的状态数据并转换为模拟量，该模拟量数据经可编程逻辑器件CPLD传输至DSP处理器，由DSP处理器进行数据处理；网口电路的一端与待测飞行器相连且另一端与DSP处理器相连，用于实现DSP处理器与待测飞行器之间的数据通讯。

AD采集电路包括依次相连的AD转换器、运算放大器、光耦隔离放大器，以及为运算放大器和光耦隔离放大器供电的隔离电源；AD转换器与可编程逻辑器件CPLD连接，光耦隔离放大器与待测飞行器相连；AD转换器优选采用AD7606芯片，该芯片具有16位转换精度、8路转换通道。

网口电路包括网口芯片W5500和网络接口；网口芯片W5500与DSP处理器的SPI接口相连接；DSP处理器通过网口芯片W5500、网络接口与待测飞行器进行通讯，实现网络接口的初始化以及底层以太网数据的发送接收，包括IP，ARP，ICMP，UDP和TCP协议，实现了适用于DSP设备的以太网数据通信功能。

通信板包括两路CAN总线接口电路、两路1553B总线接口电路、两路RS232隔离通信电路和四路RS422隔离通信电路；

两路CAN总线接口电路分别与DSP处理器的CAN接口相连；两路1553B总线接口电路分别与DSP处理器的1553B接口相连；DSP处理器内部集成有1553B协议处理芯片，利用1553B总线接口电路实现与飞行器之间的1553B数据转换与传输，1553B总线速率可设定为1Mbps或4Mbps。

DSP处理器内部集成两路CAN总线控制器，支持CAN2.0A和CAN2.0B协议，因此不必外加协议控制芯片，只需要将CAN总线接口电路挂于CAN总线网络中即可，LCDSP0102内部自带eCAN通讯模块，利用CAN总线接口电路实现与飞行器之间的CAN数据转换与传输。

两路RS232隔离通信电路分别与DSP处理器中的2路异步串口UART相连，通过RS232收发器实现飞行器与发控系统间的RS232隔离通信；四路RS422隔离通信电路分别与DSP处理器中的4路异步串口UART相连，通过RS422收发器实现飞行器与发控系统间的RS422隔离通信；DSP处理器中剩余的2路异步串口UART可作为通用串口备用。

软件开发方面，由于DSP处理器中的主控芯片LCDSP0102和TI公司的CPLDTMS320C6713B指令兼容，易于利用现有成熟技术，同时基于LCDSP0102核心处理器提供的驱动模块，可实现模块的定制开发和配置。

相比于现有的测试发控系统，本发明提供的自主可控通用测试发控系统，通过模块化设计的计算机板、I/O板、AD采集板和通信板分别实现与待测飞行器之间的输出信号控制、开关量输入输出、模拟量采集和多协议通信功能，各板卡之间采用标准化接口和总线进行连接以简化板卡之间的匹配设计；计算机板作为控制核心采用国产化芯片实现技术自主可控，避免技术风险；各板卡的独立结构确保某一板卡发生故障时只需更换或维修故障板卡，避免繁杂的维护工作，节省维护成本；通信板上集成了CAN通讯电路、1553B通讯电路、RS232隔离通信电路和RS422隔离通信电路，能够适用多种通信协议的待测产品，提高了测试发控系统的兼容性和通用性；另外，系统架构采用前台+后台远控的主从式设计，前后台通讯以网络方式进行，实现飞行器各系统测试的集中控制和数据共享、实时处理、自动判读，完成待测产品的全流程测试及发射控制任务。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自主可控通用测试发控系统，包括远控台、测试发控主机、零秒转发盒和AC/DC电源机箱；远控台和测试发控主机之间通过电缆相连，并通过光纤收发器或网络交换机实现网络通讯；其特征在于，所述测试发控主机包括计算机板、I/O板、AD采集板、通信板和接口底板；所述计算机板、I/O板、AD采集板和通信板分别通过印制板连接器插接在接口底板上；

所述计算机板包括DSP处理器，以及与所述DSP处理器相连的时钟电路和存储器；所述DSP处理器用于发出开关量输出信号至所述I/O板，接收I/O板反馈的开关量输入数据以及AD采集板反馈的模拟量数据并进行解析处理，实现对飞行器的输出控制和状态监测；

所述I/O板包括可编程逻辑器件CPLD，以及与所述可编程逻辑器件CPLD相连的开关量输入电路和开关量输出电路；该可编程逻辑器件CPLD与DSP处理器的GPIO接口相连，并通过EMIF总线与DSP处理器的EMIF接口相连，用于对DSP处理器发出的开关量输出信号进行编码处理后发送至开关量输出电路，并用于对开关量输入电路发送的开关量输入数据以及AD采集板发送的模拟量数据进行译码后发送至DSP处理器；

所述AD采集板包括AD采集电路和网口电路；所述AD采集电路的输入端与待测飞行器相连且输出端与可编程逻辑器件CPLD相连，用于采集飞行器的状态数据并转换为模拟量数据；所述网口电路的一端与待测飞行器相连且另一端与DSP处理器相连，用于实现DSP处理器与待测飞行器之间的数据通讯；

所述通信板包括两路CAN总线接口电路、两路1553B总线接口电路、两路RS232隔离通信电路和四路RS422隔离通信电路；所述CAN总线接口电路与DSP处理器的CAN接口相连；所述1553B总线接口电分别与DSP处理器的1553B接口相连；所述RS232隔离通信电路和RS422隔离通信电路均与DSP处理器中的异步串口UART相连，RS232隔离通信电路通过RS232收发器实现飞行器与发控系统间的RS232隔离通信；所述RS422隔离通信电路通过RS422收发器实现飞行器与发控系统间的RS422隔离通信。

2.如权利要求1所述的自主可控通用测试发控系统，其特征在于，所述开关量输入电路包括光电耦合器，用于采集待测飞行器的开关量输入数据并进行隔离后传输至可编程逻辑器件CPLD；

所述开关量输出电路包括总线驱动器和固态继电器，所述总线驱动器用于根据可编程逻辑器件CPLD输出的开关量输出信号驱动所述固态继电器输出开关量控制信号。

3.如权利要求1或2所述的自主可控通用测试发控系统，其特征在于，所述AD采集电路包括依次相连的AD转换器、运算放大器、光耦隔离放大器，以及为所述运算放大器和光耦隔离放大器供电的隔离电源；

所述光耦隔离放大器与待测飞行器相连，用于采集待测飞行器的状态数据并进行隔离放大；所述运算放大器用于将隔离放大后的状态数据进行差分运算；所述AD转换器与可编程逻辑器件CPLD连接，用于将运算放大器输出的状态数据转换为模拟量数据。

4.如权利要求3所述的自主可控通用测试发控系统，其特征在于，所述网口电路包括网口芯片以及用于连接待测飞行器的网络接口；所述网口芯片与DSP处理器的SPI接口相连接，用于实现DSP处理器与待测飞行器之间的数据通讯，对网络接口进行初始化及底层以太网数据的发送接收，支持IP、ARP、ICMP、UDP和TCP协议。

5.如权利要求1或4所述的自主可控通用测试发控系统，其特征在于，还包括设置在接口底板上的DC/DC电源模块，用于为所述电源转换电路提供5V电压。

6.如权利要求5所述的自主可控通用测试发控系统，其特征在于，所述计算机板还包括低压差稳压器和电源转换电路；所述低压差稳压器的输入端与所述电源转换电路的输出端相连，输出端分别与存储器、DSP处理器相连，用于将电源转换电路转换输出的电压进行稳压处理后输送至存储器和DSP处理器。

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