CN109344019A - 基于sopc系统的1553b协议通用接口半自动化测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于SOPC系统的1553B协议通用接口半自动化测试系统及方法，涉及1553B协议功能测试技术领域。本发明结合Python脚本作为粘合语言的特点、SOPC具备灵活动态可重配置特性、数字电路状态机实现定制协议转换技术，解决了传统1553B协议接口测试设备通用性差，测试灵活度不高，测试自动化程度不高，测试效率低等问题，其中，采用光纤以太网、DDR3技术解决了1553B协议测试通信实时性问题，采用SOPC系统解决了传统测试方法不能对1553B命令的响应时间等实时性高的性能指标进行测试的问题。测试人员只需要根据1553B协议定义正常的命令帧格式，测试平台可根据正常的1553B测试命令帧自动衍生出异常的1553B测试命令帧，并将异常1553B测试命令帧施加到被测对象，完成1553B协议的自动测试。
Description
技术领域
本发明涉及1553B协议功能测试技术领域，具体涉及一种基于SOPC系统的1553B协议通用接口半自动化测试系统及方法。
背景技术
MIL STD 1553B协议简称1553B协议，作为一种集中式时分串行总线，包括总线控制器BC、总线终端RT、总线监视器BM，具有命令/响应以及广播通信方式、实时性好、合理的差错控制措施和特有的方式命令等优点，广泛地应用在民航飞机航电系统、卫星系统和军用武器系统中。
1553B协议比较复杂，1553B的消息有BC到RT、RT到RT、带数据字的方式命令、不带数据字的方式命令、广播命令，充分的接口正常和异常测试可以保证系统工作的稳定性，因此，1553B协议接口测试的充分性已经成为开发基于1553B接口系统的主要挑战。
传统的1553B接口测试系统一般采用定制的上位机程序通过调用1553B驱动板卡API函数，然后将应用层的1553B数据包通过底层1553B驱动板卡发送给被测对象，这种测试手段需要在上位机程序界面手动定义1553B测试正常和异常数据包，如果需要测试的命令字比较多，遍历所有命令帧的各种异常需要耗费大量的人力和时间，测试自动化程度不高。另一方面，这种1553B驱动板卡一般只支持几种标准模式的1553B通信速率(如1MB/s，4MB/s，10MB/s)，如果开发系统使用非标准模式定制的通信速率进行通讯，这种1553B驱动板卡便不再适用，需要开发新的1553B驱动板卡进行测试。同时，传统的1553B接口测试系统一般不能测试1553B命令的响应时间等实时性高的性能指标，只能进行协议功能测试。
Python脚本作为粘合语言，可以读取Excel文档的内容，实现和上位机VC程序的无缝粘合。SOPC作为FPGA技术的一种，具备在线可动态改变所实现的功能，可以像“搭积木”一样实现自己所需要的功能，通过使用数字电路状态机技术可以无缝实现并定制各种通信帧格式的协议。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何解决传统1553B协议接口测试设备通用性差，测试灵活度不高，测试自动化程度不高，测试效率低等问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于SOPC系统的1553B协议通用接口半自动化测试系统，包括上位机、光纤收发模块、SOPC系统、DDR3芯片、FLASH芯片、电平转换模块、隔离变压器和被测对象，其中SOPC系统包括光纤收发IP核、嵌入式控制器硬核、DDR控制IP核、1553B协议IP核；
其中，所述上位机和SOPC系统通过光纤收发模块的光线接口连接，SOPC系统和电平转换模块相连接，电平转换模块完成1553B信号的电平转换，电平转换模块通过隔离变压器和被测对象通过1553B接口相连接，SOPC系统通过DDR控制IP核和DDR3芯片相连接，SOPC系统中的DDR控制IP核、光纤收发IP核、1553B协议IP核通过片上AHB总线和嵌入式控制器硬核相连接，SOPC系统中的嵌入式控制器硬核还和FLASH芯片相连接；
其中，FLSAH芯片用于存储SOPC系统的烧写程序；
上位机用于根据配置文件在线烧写配置SOPC系统，根据正常1553B测试命令数据帧自动衍生出异常的1553B测试数据命令帧，所述配置文件定义了SOPC系统是总线控制器BC、远程终端RT还是总线监视器BM，1553B通信的速率，通信字节传输是高字节在前还是低字节在前，通信CRC校验方式这些内容；还用于通过调用网口API程序驱动上位机的光纤以太网接口依次将各1553B测试命令数据包发送给光纤收发模块；
上位机根据配置文件在线烧写配置SOPC系统，根据正常1553B测试命令数据帧自动衍生出异常的1553B测试数据命令帧，具体是用于根据配置文件定义SOPC系统中1553B协议IP核的工作模式，通过以太网完成SOPC系统的在线烧写配置，并在SOPC系统配置完成后，读取python语言提取的Excel测试表格各种正常的1553B测试命令数据包，并根据正常的1553B测试命令数据包生成该测试命令帧对应的各种异常测试命令包，等待测试人员启动1553B协议测试；
所述SOPC系统中的光纤收发IP核用于从以太网测试数据包中提取出有效的1553B命令测试数据，并通过嵌入式控制器硬核转发给1553BIP核；
所述SOPC系统中的1553B协议IP核用于将1553B测试命令通过电平转换模块、隔离变压器转发给被测对象；
所述电平转换模块用于完成SOPC系统和隔离变压器之间的接口电平匹配；
所述SOPC系统的嵌入式控制器硬核用于控制1553BIP核将应用层的1553B测试命令数据包转换为物理层的曼切斯特编码信号，然后通过物理层的隔离变压器后施加到被测对象上；
所述DDR3芯片用于缓存从被测对象发送的1553B测试命令应答帧经隔离变压器和电平转换模块处理之后，并由SOPC系统的嵌入式控制器硬核提取出的有效测试命令应答帧数据。
优选地，所述上位机的功能由其VC程序实现。
本发明还提供了一种利用所述系统进行1553B测试的方法，包括以下步骤：
第一步测试人员编写1553B通信的配置文件和正常1553B测试命令数据帧；
首先测试人员编写1553B通信的配置文件，配置文件定义了SOPC系统是总线控制器BC、远程终端RT还是总线监视器BM，1553B通信的速率，通信字节传输是高字节在前还是低字节在前，通信CRC校验方式这些内容，然后根据系统的1553B接口测试需求定义各种正常的1553B测试命令数据包并写入Excel测试表格中；
第二步上位机根据配置文件在线烧写配置SOPC系统，根据正常1553B测试命令数据帧自动衍生出异常的1553B测试数据命令帧；
上位机根据配置文件定义SOPC系统中1553B协议IP核的工作模式，通过以太网完成SOPC系统的在线烧写配置，SOPC系统配置完成后，上位机读取python语言提取的Excel测试表格各种正常的1553B测试命令数据包，并根据正常的1553B测试命令数据包生成该测试命令帧对应的各种异常测试命令包，等待测试人员启动1553B协议测试；
第三步上位机通过调用网口API程序驱动上位机的光纤以太网接口依次将各1553B测试命令数据包发送给光纤收发模块，光纤收发模块将其再转发给SOPC系统；
第四步SOPC系统中的1553BIP核将1553B测试命令通过电平转换模块、隔离变压器转发给被测对象；
电平转换模块完成SOPC系统和隔离变压器之间的接口电平匹配，SOPC系统嵌入式控制器硬核的控制1553BIP核将应用层的1553B测试命令数据包转换为物理层的曼切斯特编码信号，然后通过物理层的隔离变压器后施加到被测对象上；
第五步被测对象通过隔离变压器和电平转换模块将1553B测试命令的应答帧发送给SOPC系统，SOPC系统将其发送给上位机；
被测对象对1553B测试命令应答帧通过隔离变压器和电平转换模块发送给SOPC系统，SOPC系统的嵌入式控制器硬核提取出1553B IP核中接收的有效测试命令应答帧数据，然后通过DDR3芯片缓存在DDR3芯片中，等待上位机开始下一个1553B测试命令，等所有正常和异常的1553B测试命令完成后，SOPC系统的嵌入式控制器硬核将DDR3芯片中的1553B测试命令应答帧封装成标准的以太网数据包然后发送给光纤收发IP核，光纤收发IP核将应用层的以太网数据包转换为物理层的信号，然后通过光纤发送给上位机。
第六步上位机根据被测对象的1553B测试命令应答数据和标准解自动比对。
优选地，在第六步之后还包括将测试数据通过python生成测试报告的步骤。
优选地，上位机通过顺序状态机的方式依次将1553B测试命令1、1553B测试命令2、1553B测试命令N顺序地通过网口API函数发送给光纤收发模块后再转发给SOPC系统，SOPC系统中的光纤收发IP核从以太网测试数据包中提取出有效的1553B命令测试数据，并通过嵌入式控制器硬核转发给1553BIP核，当完成一个1553B测试命令后，上位机自动启动下一个1553B测试命令。
(三)有益效果
本发明结合Python脚本作为粘合语言的特点、SOPC具备灵活动态可重配置特性、数字电路状态机实现定制协议转换技术，解决了传统1553B协议接口测试设备通用性差，测试灵活度不高，测试自动化程度不高，测试效率低等问题，其中，采用光纤以太网、DDR3技术解决了1553B协议测试通信实时性问题，采用SOPC系统解决了传统测试方法不能对1553B命令的响应时间等实时性高的性能指标进行测试的问题。测试人员只需要根据1553B协议定义正常的命令帧格式，测试平台可根据正常的1553B测试命令帧自动衍生出异常的1553B测试命令帧，并将异常1553B测试命令帧施加到被测对象，完成1553B协议的自动测试。
附图说明
图1为本发明的测试系统结构示意图；
图2为本发明的测试方法流程图；
图3为本发明的测试方法中使用的1553B命令测试主状态机；
图4为本发明的测试方法中使用的1553B命令测试子状态机。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明采用Python脚本、SOPC、数字电路状态机技术，设计了一种基于SOPC系统的1553B协议通用接口半自动化测试系统。
本发明提供的一种基于SOPC系统的1553B协议通用接口半自动化测试系统，是通过上位机、光纤收发模块、SOPC系统、DDR3芯片、FLASH芯片、电平转换模块、隔离变压器和被测对象实现的，其中SOPC系统包括光纤收发IP核、嵌入式控制器硬核、DDR控制IP核、1553B协议IP核，一种基于SOPC系统的1553B协议通用接口半自动化测试平台结构示意图见图1所示。
上位机和SOPC系统通过光纤收发模块的光线接口连接，SOPC系统和电平转换模块相连接，电平转换模块完成1553B信号的电平转换，电平转换模块通过隔离变压器和被测对象通过1553B接口相连接。SOPC系统通过DDR控制IP核和DDR3芯片相连接，SOPC系统中的DDR控制IP核、光纤收发IP核、1553B协议IP核通过片上AHB总线和嵌入式控制器硬核相连接，SOPC系统中的嵌入式控制器硬核还和FLASH芯片相连接。
其中，FLSAH芯片用于存储SOPC系统的烧写程序；
上位机用于根据配置文件在线烧写配置SOPC系统，根据正常1553B测试命令数据帧自动衍生出异常的1553B测试数据命令帧，所述配置文件定义了SOPC系统是总线控制器BC、远程终端RT还是总线监视器BM，1553B通信的速率，通信字节传输是高字节在前还是低字节在前，通信CRC校验方式这些内容；还用于通过调用网口API程序驱动上位机的光纤以太网接口依次将各1553B测试命令数据包(包括正常和异常测试命令包)发送给光纤收发模块；
上位机根据配置文件在线烧写配置SOPC系统，根据正常1553B测试命令数据帧自动衍生出异常的1553B测试数据命令帧，具体是用于根据配置文件定义SOPC系统中1553B协议IP核的工作模式，通过以太网完成SOPC系统的在线烧写配置，并在SOPC系统配置完成后，读取python语言提取的Excel测试表格各种正常的1553B测试命令数据包，并根据正常的1553B测试命令数据包生成该测试命令帧对应的各种异常测试命令包，等待测试人员启动1553B协议测试；
SOPC系统中的光纤收发IP核用于从以太网测试数据包中提取出有效的1553B命令测试数据，并通过嵌入式控制器硬核转发给1553B IP核；
SOPC系统中的1553B协议IP核用于将1553B测试命令通过电平转换模块、隔离变压器转发给被测对象；
电平转换模块用于完成SOPC系统和隔离变压器之间的接口电平匹配；
SOPC系统的嵌入式控制器硬核用于控制1553B IP核将应用层的1553B测试命令数据包转换为物理层的曼切斯特编码信号，然后通过物理层的隔离变压器后施加到被测对象上；
DDR3芯片用于缓存从被测对象发送的1553B测试命令应答帧经隔离变压器和电平转换模块处理之后，并由SOPC系统的嵌入式控制器硬核提取出的有效测试命令应答帧数据；
利用上述基于SOPC系统的1553B协议通用接口半自动化测试系统的测试方法流程如图2所示，具体设计步骤为：
第一步测试人员编写1553B通信的配置文件和正常1553B测试命令数据帧。
首先测试人员编写1553B通信的配置文件，配置文件定义了SOPC系统是总线控制器BC、远程终端RT还是总线监视器BM、1553B通信的速率、通信字节传输是高字节在前还是低字节在前、通信CRC校验方式等内容，然后根据系统的1553B接口测试需求定义各种正常的1553B测试命令数据包并写入Excel测试表格中，这一步完成了一种基于SOPC系统的1553B协议通用接口半自动化测试平台的测试模式定义和测试输入定义。
第二步上位机VC程序根据配置文件在线烧写配置SOPC系统，根据正常1553B测试命令数据帧自动衍生出异常的1553B测试数据命令帧。
上位机VC程序根据配置文件定义SOPC系统中1553B协议IP核的工作模式，通过以太网完成SOPC系统的在线烧写配置，SOPC系统配置完成后，上位机VC程序读取python语言提取的Excel测试表格各种正常的1553B测试命令数据包，并根据正常的1553B测试命令数据包生成该测试命令帧对应的各种异常测试命令包，等待测试人员启动1553B协议测试。
第三步上位机VC程序通过调用网口API程序驱动上位机的光纤以太网接口依次将各1553B测试命令数据包(包括正常和异常测试命令包)发送给光纤收发模块，光纤收发模块将其再转发给SOPC系统。
1553B测试主状态机和子状态机分别见图3和图4。上位机VC程序通过顺序状态机的方式依次将1553B测试命令1、1553B测试命令2、1553B测试命令N顺序地通过网口API函数发送给光纤收发模块后再转发给SOPC系统。SOPC系统中的光纤收发IP核从以太网测试数据包中提取出有效的1553B命令测试数据，并通过嵌入式控制器硬核转发给1553BIP核。当完成一个1553B测试命令后，上位机VC程序自动启动下一个1553B测试命令。
第四步SOPC系统中的1553BIP核将1553B测试命令通过电平转换模块、隔离变压器转发给被测对象。
电平转换模块完成SOPC系统和隔离变压器之间的接口电平匹配，SOPC系统嵌入式控制器硬核的控制1553BIP核将应用层的1553B测试命令数据包转换为物理层的曼切斯特编码信号，然后通过物理层的隔离变压器后施加到被测对象上。
第五步被测对象通过隔离变压器和电平转换模块将1553B测试命令的应答帧发送给SOPC系统，SOPC系统将其发送给上位机。
被测对象对1553B测试命令应答帧通过隔离变压器和电平转换模块发送给SOPC系统，SOPC系统的嵌入式控制器硬核提取出1553BIP核中接收的有效测试命令应答帧数据，然后通过DDR3芯片缓存在DDR3芯片中，等待上位机开始下一个1553B测试命令，等所有正常和异常的1553B测试命令完成后，SOPC系统的嵌入式控制器硬核将DDR3芯片中的1553B测试命令应答帧封装成标准的以太网数据包然后发送给光纤收发IP核，光纤收发IP核将应用层的以太网数据包转换为物理层的信号，然后通过光纤发送给上位机。
第六步上位机VC程序根据被测对象的1553B测试命令应答数据和标准解自动比对，然后将测试数据通过python生成测试报告。
上位机VC程序将接收到的1553B测试应答数据按照自定义的通信协议进行分类，然后将其和预先的标准解进行逐一比对，比对完成后调用python自动生成报告，提交给测试人员。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于SOPC系统的1553B协议通用接口半自动化测试系统，其特征在于，包括上位机、光纤收发模块、SOPC系统、DDR3芯片、FLASH芯片、电平转换模块、隔离变压器和被测对象，其中SOPC系统包括光纤收发IP核、嵌入式控制器硬核、DDR控制IP核、1553B协议IP核；
其中，所述上位机和SOPC系统通过光纤收发模块的光线接口连接，SOPC系统和电平转换模块相连接，电平转换模块完成1553B信号的电平转换，电平转换模块通过隔离变压器和被测对象通过1553B接口相连接，SOPC系统通过DDR控制IP核和DDR3芯片相连接，SOPC系统中的DDR控制IP核、光纤收发IP核、1553B协议IP核通过片上AHB总线和嵌入式控制器硬核相连接，SOPC系统中的嵌入式控制器硬核还和FLASH芯片相连接；
其中，FLSAH芯片用于存储SOPC系统的烧写程序；
上位机用于根据配置文件在线烧写配置SOPC系统，根据正常1553B测试命令数据帧自动衍生出异常的1553B测试数据命令帧，所述配置文件定义了SOPC系统是总线控制器BC、远程终端RT还是总线监视器BM，1553B通信的速率，通信字节传输是高字节在前还是低字节在前，通信CRC校验方式这些内容；还用于通过调用网口API程序驱动上位机的光纤以太网接口依次将各1553B测试命令数据包发送给光纤收发模块；
上位机根据配置文件在线烧写配置SOPC系统，根据正常1553B测试命令数据帧自动衍生出异常的1553B测试数据命令帧，具体是用于根据配置文件定义SOPC系统中1553B协议IP核的工作模式，通过以太网完成SOPC系统的在线烧写配置，并在SOPC系统配置完成后，读取python语言提取的Excel测试表格各种正常的1553B测试命令数据包，并根据正常的1553B测试命令数据包生成该测试命令帧对应的各种异常测试命令包，等待测试人员启动1553B协议测试；
所述SOPC系统中的光纤收发IP核用于从以太网测试数据包中提取出有效的1553B命令测试数据，并通过嵌入式控制器硬核转发给1553B IP核；
所述SOPC系统中的1553B协议IP核用于将1553B测试命令通过电平转换模块、隔离变压器转发给被测对象；
所述电平转换模块用于完成SOPC系统和隔离变压器之间的接口电平匹配；
所述SOPC系统的嵌入式控制器硬核用于控制1553B IP核将应用层的1553B测试命令数据包转换为物理层的曼切斯特编码信号，然后通过物理层的隔离变压器后施加到被测对象上；
所述DDR3芯片用于缓存从被测对象发送的1553B测试命令应答帧经隔离变压器和电平转换模块处理之后，并由SOPC系统的嵌入式控制器硬核提取出的有效测试命令应答帧数据。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机的功能由其VC程序实现。
3.一种利用权利要求1或2所述系统进行1553B测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步 测试人员编写1553B通信的配置文件和正常1553B测试命令数据帧；
首先测试人员编写1553B通信的配置文件，配置文件定义了SOPC系统是总线控制器BC、远程终端RT还是总线监视器BM，1553B通信的速率，通信字节传输是高字节在前还是低字节在前，通信CRC校验方式这些内容，然后根据系统的1553B接口测试需求定义各种正常的1553B测试命令数据包并写入Excel测试表格中；
第二步 上位机根据配置文件在线烧写配置SOPC系统，根据正常1553B测试命令数据帧自动衍生出异常的1553B测试数据命令帧；
上位机根据配置文件定义SOPC系统中1553B协议IP核的工作模式，通过以太网完成SOPC系统的在线烧写配置，SOPC系统配置完成后，上位机读取python语言提取的Excel测试表格各种正常的1553B测试命令数据包，并根据正常的1553B测试命令数据包生成该测试命令帧对应的各种异常测试命令包，等待测试人员启动1553B协议测试；
第三步 上位机通过调用网口API程序驱动上位机的光纤以太网接口依次将各1553B测试命令数据包发送给光纤收发模块，光纤收发模块将其再转发给SOPC系统；
第四步 SOPC系统中的1553B IP核将1553B测试命令通过电平转换模块、隔离变压器转发给被测对象；
电平转换模块完成SOPC系统和隔离变压器之间的接口电平匹配，SOPC系统嵌入式控制器硬核的控制1553B IP核将应用层的1553B测试命令数据包转换为物理层的曼切斯特编码信号，然后通过物理层的隔离变压器后施加到被测对象上；
第五步 被测对象通过隔离变压器和电平转换模块将1553B测试命令的应答帧发送给SOPC系统，SOPC系统将其发送给上位机；
被测对象对1553B测试命令应答帧通过隔离变压器和电平转换模块发送给SOPC系统，SOPC系统的嵌入式控制器硬核提取出1553B IP核中接收的有效测试命令应答帧数据，然后通过DDR3芯片缓存在DDR3芯片中，等待上位机开始下一个1553B测试命令，等所有正常和异常的1553B测试命令完成后，SOPC系统的嵌入式控制器硬核将DDR3芯片中的1553B测试命令应答帧封装成标准的以太网数据包然后发送给光纤收发IP核，光纤收发IP核将应用层的以太网数据包转换为物理层的信号，然后通过光纤发送给上位机；
第六步 上位机根据被测对象的1553B测试命令应答数据和标准解自动比对。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在第六步之后还包括将测试数据通过python生成测试报告的步骤。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，上位机通过顺序状态机的方式依次将1553B测试命令1、1553B测试命令2、1553B测试命令N顺序地通过网口API函数发送给光纤收发模块后再转发给SOPC系统，SOPC系统中的光纤收发IP核从以太网测试数据包中提取出有效的1553B命令测试数据，并通过嵌入式控制器硬核转发给1553B IP核，当完成一个1553B测试命令后，上位机自动启动下一个1553B测试命令，N为正常及异常1553B测试命令的总数目。
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