CN111426896A - 一种可扩展性数据流闭环测试平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可扩展性数据流闭环测试平台及方法，属于电源控制器测试技术领域，该测试平台基于可扩展性CPCI总线架构，采用RS422总线技术，包括在3U背板上安装的电源模块、计算机模块及后出板、N个接口插件及后出板。本发明实现了电源控制器数据流闭环自动化测试，提高了研发过程中的故障检测效率,为降低交付使用时的雷达平均修复时间提供了有效的保障；并且不用更换电源模块和计算机模块，支持1～N个接口插件及后出板，可同时完成1～M个电源控制器的测试，扩展性较强；后出板接口信号的类型可根据需要采用RS232、RS422、LVDS、光纤等多种形式进行传输，只需要改变后出板的接口类型就能满足不同型号电源控制器的测试需要，通用性较强。

Description

一种可扩展性数据流闭环测试平台及方法

技术领域

本发明涉及电源控制器测试技术领域，具体涉及一种可扩展性数据流闭环测试平台及方法。

背景技术

在星载大型相控阵雷达中，电源控制器是天线阵面监控系统的重要组成部分，主要负责阵面电源的开关控制与状态遥测。开关控制的信号形式为OC信号，状态遥测的信号形式为0～5V模拟量，通过RS422总线与舱内主机进行通信。电源控制器接收舱内主控的OC指令帧或遥测指令帧，解析后输出多路OC控制指令或完成状态遥测。一个电源控制器通常负责十个左右阵面电源的开关控制与遥测。随着相控阵雷达阵面规模越来越大，电源控制器的数量已增加到几十个甚至上百个。

当相控阵雷达阵面较小时，电源控制器的数量也很少(1～3个左右)，电源控制器的测试主要依赖于常规仪器仪表(电流表、电压表、示波器等)和联机测试。但是当电源控制器的数量增加到几十个甚至上百个，这种测试方法不仅效率低，测试周期无法满足项目进度要求，而且劳动强度大，人力成本高，上述问题亟待解决，为此，提出一种可扩展性数据流闭环测试平台及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的相控阵雷达用电源控制器数据流测试效率低、周期长、劳动强度大等问题，提供了一种可扩展性数据流闭环测试平台，该平台基于可扩展性CPCI总线架构，采用RS422总线技术，可满足不同规模相控阵雷达电源控制器数据流测试需求，具有扩展性能好、通用性强、传输带宽高等优点。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括电源模块、计算机模块、N个接口插件，所述电源模块、所述计算机模块(计算处理模块)、各所述接口插件均设置在3U机箱的背板上并与其连接，所述计算机模块与电源控制器之间采用基于RS422总线的同步通信方式，电源控制器与各所述接口插件连接，所述计算机模块与各所述接口插件之间采用32位PCI总线通信方式，所述计算机模块与各所述接口插件上均设置有一个后出板，且其通过各所述后出板与各电源控制器进行连接和通信，所述电源模块通过背板为所述计算机模块、各所述接口插件及其后出板供电。

更进一步的，电源控制器与各所述接口插件之间接口信号包括OC信号和0～5V模拟量两种，OC信号用于对相控阵雷达阵面电源进行开关控制，0～5V模拟量用于对相控阵雷达阵面电源进行状态遥测。

更进一步的，所述计算机模块与电源控制器之间的传输速率最大为10Mbps，所述计算机模块与各所述接口插件之间的传输速率最大为1056Mbps。

更进一步的，所述电源模块的标准输出电压有四种，分别为+5V、+3.3V、+12V、-12V，其输入电压有两种，分别220V交流和48V直流。

更进一步的，所述计算机模块与各电源控制器之间的RS422通信信号包括多路数据信号、多路遥测信号、1路同步时钟信号、1路写使能信号与1路读使能信号，其中，数据信号和遥测信号采用点对点通信方式，目的是降低测试周期；同步时钟信号、写使能信号与读使能信号采用一路拖多路的总线方式，目的是简化线缆连接复杂度。

更进一步的，所述接口插件采用3U结构CPCI总线接口，且其通过3U结构CPCI总线接口与3U机箱的背板连接，所述接口插件包括FPGA控制器、FLASH存储器、OC采样电路、D/A转换电路、电压转换电路、PCI接口电路、RS232串口、调试接口及指示灯，所述FLASH存储器、所述OC采样电路、所述D/A转换电路、所述PCI接口电路、所述RS232串口、所述调试接口、所述指示灯均与所述FPGA控制器连接，所述电源转换电路用于为所述接口插件中的其余电路供电，所述指示灯提供红、绿两色状态指示。

更进一步的，所述后出板接口信号的类型可根据需要采用RS232、RS422、LVDS、光纤形式中任一种形式进行传输。

本发明还提供了一种可扩展性数据流闭环测试方法，包括以下步骤：

S1：将电源模块上电，计算机模块根据测试工具控制要求产生M路OC指令帧，并通过RS422同步传输通道将OC指令帧发送给对应的M个电源控制器；

S2：利用电源控制器对接收到的OC指令帧进行校验，校验正确则解析该指令帧，产生并输出OC指令发送给对应的N个接口插件及其后出板；

S3：利用各接口插件判断OC指令的状态和长度，并将判断结果通过32位PCI总线发送给计算机模块；

S4：利用计算机模块对OC指令的状态进行收发比对，状态和长度错误的OC指令以图形和文字方式显示并存档，从而完成电源控制器的数据流闭环测试和故障定位工作；

S5：完成电源控制器的数据流闭环测试和故障定位工作后，对电源控制器进行遥测测试。

更进一步的，在所述步骤S5中，对电源控制器进行遥测测试的过程包括以下步骤：

S51：计算机模块根据测试工具设定值将0～5V模拟量控制字通过32位PCI总线分别发送给N个接口插件；

S52：各接口插件根据模拟量控制字通过其内部的D/A转换电路产生0～5V模拟量输出给对应的电源控制器；

S53：计算机模块通过RS422同步传输通道将M路遥测指令帧发送给M个电源控制器；

S54：利用电源控制器对遥测指令帧进行校验，校验正确则通过其内部的A/D转换器采集来自对应接口插件的0～5V模拟量，连同自身校验错误信息起通过RS422同步传输通道发送给计算机模块；

S55：利用计算机模块将遥测数字量转换成模拟量并与设定值比较，比较结果以图形和文字方式显示并存档，从而完成电源控制器遥测测试。

本发明相比现有技术具有以下优点：该可扩展性数据流闭环测试平台及方法，实现了电源控制器数据流闭环自动化测试，提高了研发过程中的故障检测效率,为降低交付使用时的雷达平均修复时间(MTTR)提供了有效的保障；并且不用更换电源模块和计算机模块，支持1～N个接口插件及后出板，可同时完成1～M个电源控制器的测试，扩展性较强；后出板接口信号的类型可根据需要采用RS232、RS422、LVDS、光纤等多种形式进行传输，只需要改变后出板的接口类型就能满足不同型号电源控制器的测试需要，通用性较强，值得被推广使用。

附图说明

图1本发明实施例二中可扩展性数据流闭环测试平台的原理示意图；

图2本发明实施例二中可扩展性数据流闭环测试平台的结构示意图；

图3本发明实施例二中RS422总线的通信原理图；

图4本发明实施例二中接口插件的设计原理图；

图5本发明实施例二中后出板的安装示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

本实施例提供一种技术方案：一种可扩展性数据流闭环测试平台，包括电源模块、计算机模块、N个接口插件，所述电源模块、所述计算机模块、各所述接口插件均设置在3U机箱的背板上并与其连接，所述计算机模块与电源控制器之间采用同步RS422通信方式，电源控制器与各所述接口插件一一对应连接，所述计算机模块与各所述接口插件之间采用32位PCI总线通信方式，所述计算机模块与各所述接口插件上均设置有一个后出板，且其通过各所述后出板与各电源控制器进行连接和通信，所述电源模块通过背板为所述计算机模块、各所述接口插件及其后出板供电。

在本实施例中，计算处理模块为所述计算机模块。

电源控制器与各所述接口插件之间接口信号包括OC信号和0～5V模拟量两种，OC信号用于对相控阵雷达阵面电源进行开关控制，0～5V模拟量用于对相控阵雷达阵面电源进行状态遥测。

所述计算机模块与电源控制器之间的传输速率最大为10Mbps，所述计算机模块与各所述接口插件之间的传输速率最大为1056Mbps。

所述电源模块的标准输出电压有四种，分别为+5V、+3.3V、+12V、-12V，其输入电压有两种，分别220V交流和48V直流。

所述计算机模块与各电源控制器之间的RS422通信信号包括多路数据信号、多路遥测信号、1路同步时钟信号、1路写使能信号与1路读使能信号，其中，数据信号和遥测信号采用点对点通信方式，目的是降低测试周期；同步时钟信号、写使能信号与读使能信号采用一路拖多路的总线方式，目的是简化线缆连接复杂度。

所述接口插件采用3U结构CPCI总线接口，且其通过3U结构CPCI总线接口与3U机箱的背板连接，所述接口插件包括FPGA控制器、FLASH存储器、OC采样电路、D/A转换电路、电压转换电路、PCI接口电路、RS232串口、调试接口及指示灯，所述FLASH存储器、所述OC采样电路、所述D/A转换电路、所述PCI接口电路、所述RS232串口、所述调试接口、所述指示灯均与所述FPGA控制器连接，所述电源转换电路用于为所述接口插件中的其余电路供电，所述指示灯提供红、绿两色状态指示。

所述后出板接口信号的类型可根据需要采用RS232、RS422、LVDS、光纤形式传输。

本实施例还提供了一种可扩展性数据流闭环测试方法，包括以下步骤：

S1：将电源模块上电，计算机模块根据测试工具控制要求产生M路OC指令帧，并通过RS422同步传输通道将OC指令帧发送给对应的M个电源控制器；

S2：利用电源控制器对接收到的OC指令帧进行校验，校验正确则解析该指令帧，产生并输出OC指令发送给对应的N个接口插件及其后出板；

S3：利用各接口插件判断OC指令的状态和长度(判断方法：用定时器沿跳变判断OC指令的状态是正脉冲还是负脉冲，用定时器计数判断OC指令的长度)，并将判断结果通过32位PCI总线发送给计算机模块；

S4：利用计算机模块对OC指令的状态进行收发比对，状态和长度错误的OC指令以图形和文字方式显示并存档，从而完成电源控制器的数据流闭环测试和故障定位工作；

S5：完成电源控制器的数据流闭环测试和故障定位工作后，对电源控制器进行遥测测试。

在所述步骤S5中，对电源控制器进行遥测测试的过程包括以下步骤：

S51：计算机模块根据测试工具设定值将0～5V模拟量控制字通过32位PCI总线分别发送给N个接口插件；

S52：各接口插件根据模拟量控制字(该模拟量控制字由接口插件上的D/A转换电路设定，如8位D/A转换电路,则用00H控制0V模拟量产生，用FFH控制5V模拟量的产生)通过其内部的D/A转换电路产生0～5V模拟量输出给对应的电源控制器；

S53：计算机模块通过RS422同步传输通道将M路遥测指令帧发送给M个电源控制器；

S54：利用电源控制器对遥测指令帧进行校验，校验正确则通过其内部的A/D转换器采集来自对应接口插件的0～5V模拟量，连同自身校验错误信息(当校验结果和收到的校验位不相等时说明遥测指令帧接收有误，记录错误标记位即为错误信息)一起通过RS422同步传输通道发送给计算机模块；

S55：利用计算机模块将遥测数字量(该数字量为步骤S4中的0～5V模拟量通过各电源控制器内部的A/D转换器转换所得)转换成模拟量并与设定值比较，比较结果以图形和文字方式显示并存档，从而完成电源控制器遥测测试。

实施例二

本实施例提供了一种基于某相控阵雷达电源控制器数据流闭环测试平台及方法。根据CPCI总线规范要求，每个CPCI总线段包括一个系统槽和最多7个外围设备槽，所以图1所示测试平台中接口插件及后出板的数量最大为7，即N≤7。同时根据RS422总线标准要求，一个发送端最多驱动10个接收端，所以图1所示测试平台中电源控制器的数量最大为10，即M≤10。若一个接口插件及后出板与一个电源控制器对应相连，那么图1所示测试平台中电源控制器的数量最大为7，即M≤7。

如图2所示，可扩展性数据流闭环测试平台由在3U机箱内背板上安装的1个电源模块、1个计算机模块及后出板、7个接口插件及后出板组成。计算机模块与电源控制器之间采用同步RS422通信方式，传输速率最大10Mbps；计算机模块与各接口插件之间采用32位PCI总线通信方式，传输速率最大1056Mbps；电源控制器与各接口插件之间接口信号包括OC信号和0～5V模拟量两种。计算机模块、接口插件均通过后出板实现与各电源控制器连接和通信。在本实施例中，计算处理模块为所述计算机模块。

电源模块是通过背板给计算机模块、接口插件及其后出板供电的。根据CPCI规范对电源的要求，电源模块的标准输出电压包括+5V、+3.3V、+12V和-12V四种。3U尺寸电源模块常用的输入电压有220V交流和48V直流两种，输出功率范围为80W至350W。本实施例中电源模块额定输入电压范围为85～264VAC，额定输入频率范围为47～63Hz，额定输出功率为250W。其中，Vo1额定输出电压为+5V，额定电流为40A；Vo2额定输出电压为+3.3V，额定电流为40A；Vo3额定输出电压为+12V，额定电流为5.5A；Vo4额定输出电压为-12V，额定电流为1.5A。

计算机模块是专用测试软件运行的硬件平台，主要由中央处理器、存储器、显示控制器、音频控制器、以太网控制器和通用串口组成。其中，中央处理器是计算机模块的核心。目前，市场上用的较多的处理器是飞思卡尔的PowerPC处理器和Intel的X86处理器。从早期的P5/P6架构到现在的Core架构，凭借卓越的性能和持续的创新，Intel始终保持业界领先地位。本实施例中计算机模块采用的是新一代3U超低功耗CPCI计算机，搭载1.9GHz四核Intel处理器Atom E3845、intel NM10芯片组及最高4GB容量的DDR3存储器，支持板载安装CF卡与SATA硬盘，软件支持Windows7、Windows XP、Linux、VxWorks等。

计算机模块通过其后出板与电源控制器之间采用的是同步RS422通信方式，通信原理如图3所示。RS422通信信号主要包括7路数据信号DataA1～DataA7、7路遥测信号DataB1～DataB7、1路同步时钟信号CLK、1路写使能信号WR和1路读使能信号RD。其中，数据信号和遥测信号采用点对点通信方式，目的是降低测试周期；而CLK、WR和RD信号采用“1拖7”总线方式，目的是简化线缆连接复杂度。

接口插件是计算机模块与电源控制器数据交互的桥梁，接口插件的设计原理如图4所。接口插件采用3U结构CPCI总线接口，主要包括FPGA控制器、FLASH存储器、OC采样电路、D/A转换电路、电压转换电路、PCI接口电路、RS232串口、调试接口及指示灯。FPGA控制器为1片XC5VFX100T芯片，配置FLASH容量为256Mb。OC采样电路将OC负脉冲信号转换成高低电平信号送入FPGA的定时捕捉引脚判断OC脉冲的宽度。D/A转换电路选用DAC6573芯片，I2C接口，可同时输出四路电压模拟量，模拟量值为0～5V。PCI接口电路选用PIC9030芯片实现了复杂的CPCI协议并简化了设计。电源转换电路负责将+5V输入电压转换为+3.3V、+2.5V、+1.2V和+1.0V为接口插件上其它电路供电，指示灯提供红、绿两色状态指示。

如图5所示，为后出板的安装方式图，接口插件与电源控制器的接口信号包括OC信号和0～5V模拟量两种，并通过后出板1上的100芯J30J连接器2(XS1)与电源控制器连接，后出板1插接到3U机箱内的背板3，接口插件与其后出板是对插的，接口插件设置在背板3前面，后出板1位于背板3后面。

需要说明的是，CPCI总线是由PICMG(PCI Industrial computer manufacturer’sGroup)制定的一种开放工业计算机标准，其具体内容在PICMG系列技术规范中作了详细定义。在这些规范中，PICMG 2.0是CPCI总线的核心标准，其对3U和6U板卡与背板连接的五个连接器(J1～J5)的引脚进行了定义。其中，J1定义了32位的PCI总线信号，支持33MHz或66MHz两种频率；J2是J1功能的拓展，它将J1原来32位总线扩展到64位总线；J3～J5由用户自己定义。与6U板卡比较，3U板卡从硬件到功能都更加精简，只设计了J1和J2两个连接器。

本实施例还提供了一种基于上述测试平台的可扩展性数据流闭环测试方法，包括下列步骤：

1)、首先给电源模块上电，计算机模块根据测试软件控制要求产生7路OC指令帧，并通过RS422同步传输通道将OC指令帧发送给对应的7个电源控制器；

2)、电源控制器对OC指令帧进行校验，校验正确则解析该指令帧，产生并输出OC指令发送给对应的7个接口插件及后出板；

3)、各接口插件判断OC指令的状态和长度，并将判断结果通过32位PCI总线发送给计算机模块；

4)、计算机模块对OC指令的状态进行收发比对，状态和长度错误的OC指令以图形和文字方式显示并存档，从而完成电源控制器的数据流闭环测试和故障定位；

5)、完成电源控制器的数据流闭环测试和故障定位工作后，对电源控制器进行遥测测试。

遥测测试的目的在于测试电源控制器对阵面电源状态的感知能力，遥测测试包括下列步骤：

51)、计算机模块根据测试软件设定值将0～5V模拟量控制字通过32位PCI总线分别发送给7个接口插件；

52)、各接口插件根据模拟量控制字通过D/A转换电路产生0～5V模拟量输出给对应的电源控制器；

53)、计算机模块通过RS422同步传输通道将遥测指令帧发送给7个电源控制器；

54)、所述电源控制器对遥测指令帧进行校验，校验正确则通过内部A/D转换器采集来自对应接口插件的0～5V模拟量，连同自身校验错误信息一起通过RS422同步传输通道发送给计算机模块；

55)、计算机模块将遥测数字量转换成模拟量并与设定值比较，比较结果以图形和文字方式显示并存档，从而完成电源控制器遥测测试。

综上所述，上述两组实施例的可扩展性数据流闭环测试平台及方法，实现了电源控制器数据流闭环自动化测试，提高了研发过程中的故障检测效率,为降低交付使用时的雷达平均修复时间提供了有效的保障；并且不用更换电源模块和计算机模块，支持1～N个接口插件及后出板，可同时完成1～M个电源控制器的测试，扩展性较强；后出板接口信号的类型可根据需要采用RS232、RS422、LVDS、光纤等多种形式进行传输，只需要改变后出板的接口类型就能满足不同型号电源控制器的测试需要，通用性较强，值得被推广使用。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种可扩展性数据流闭环测试平台，其特征在于：包括电源模块、计算处理模块、多个接口插件，所述计算处理模块与电源控制器之间采用同步通信方式，电源控制器与各所述接口插件连接，所述计算处理模块与各所述接口插件之间采用PCI总线通信方式，所述计算处理模块与各所述接口插件上均设置有后出板，所述计算处理模块与各所述接口插件均通过各所述后出板与各电源控制器进行连接和通信，所述电源模块通过背板为所述计算处理模块、各所述接口插件及其后出板供电。

2.根据权利要求1所述的一种可扩展性数据流闭环测试平台，其特征在于：电源控制器与各所述接口插件之间接口信号包括OC信号和0～5V模拟量，OC信号用于对相控阵雷达阵面电源进行开关控制，0～5V模拟量用于对相控阵雷达阵面电源进行状态遥测。

3.根据权利要求1所述的一种可扩展性数据流闭环测试平台，其特征在于：所述计算处理模块模块与电源控制器之间采用基于RS422总线的同步通信方式，传输速率最大为10Mbps；所述计算处理模块与各所述接口插件之间采用32位PCI总线通信方式，传输速率最大为1056Mbps。

4.根据权利要求1所述的一种可扩展性数据流闭环测试平台，其特征在于：所述电源模块的标准输出电压有四种，分别为+5V、+3.3V、+12V、-12V，其输入电压有两种，分别220V交流和48V直流。

5.根据权利要求1所述的一种可扩展性数据流闭环测试平台，其特征在于：所述计算处理模块与各电源控制器之间的RS422通信信号包括多路数据信号、多路遥测信号、1路同步时钟信号、1路写使能信号与1路读使能信号，其中，数据信号和遥测信号采用点对点通信方式；同步时钟信号、写使能信号与读使能信号采用一路拖多路的总线方式。

6.根据权利要求1所述的一种可扩展性数据流闭环测试平台，其特征在于：所述接口插件采用3U结构CPCI总线接口，且其通过3U结构CPCI总线接口与3U机箱的背板连接，所述接口插件包括FPGA控制器、FLASH存储器、OC采样电路、D/A转换电路、电压转换电路、PCI接口电路、RS232串口、调试接口及指示灯，所述FLASH存储器、所述OC采样电路、所述D/A转换电路、所述PCI接口电路、所述RS232串口、所述调试接口、所述指示灯均与所述FPGA控制器连接，所述电源转换电路用于为所述接口插件中的其余电路供电，所述指示灯提供红、绿两色状态指示。

7.根据权利要求1所述的一种可扩展性数据流闭环测试平台，其特征在于：所述后出板接口信号的类型选自采用RS232、RS422、LVDS、光纤形式中任一种。

8.一种可扩展性数据流闭环测试方法，其特征在于，利用如权利要求1～7任一所述的测试平台进行电源控制器的测试过程如下：

S1：将电源模块上电，计算处理模块根据测试工具控制要求产生M路OC指令帧，并通过RS422同步传输通道将OC指令帧发送给对应的M个电源控制器；

S2：利用电源控制器对接收到的OC指令帧进行校验，校验正确则解析该指令帧，产生并输出OC指令发送给对应的N个接口插件及其后出板；

S3：利用各接口插件判断OC指令的状态和长度，并将判断结果通过32位PCI总线发送给计算处理模块；

S4：利用计算处理模块对OC指令的状态进行收发比对，状态和长度错误的OC指令以图形和文字方式显示并存档，从而完成电源控制器的数据流闭环测试和故障定位工作；

S5：完成电源控制器的数据流闭环测试和故障定位工作后，对电源控制器进行遥测测试。

9.根据权利要求8所述的一种可扩展性数据流闭环测试方法，其特征在于：在所述步骤S5中，对电源控制器进行遥测测试的过程包括以下步骤：

S51：计算处理模块根据测试工具设定值将0～5V模拟量控制字通过32位PCI总线分别发送给N个接口插件；

S52：各接口插件根据模拟量控制字通过其内部的D/A转换电路产生0～5V模拟量输出给对应的电源控制器；

S53：计算处理模块通过RS422同步传输通道将M路遥测指令帧发送给M个电源控制器；

S54：利用电源控制器对遥测指令帧进行校验，校验正确则通过其内部的A/D转换器采集来自对应接口插件的0～5V模拟量，连同自身校验错误信息一起通过RS422同步传输通道发送给计算处理模块；

S55：利用计算处理模块将遥测数字量转换成模拟量并与设定值比较，比较结果以图形和文字方式显示并存档，从而完成电源控制器遥测测试。

Images