CN112181743A

CN112181743A - 一种串口设备的陪测装置

Info

Publication number: CN112181743A
Application number: CN202011015817.8A
Authority: CN
Inventors: 左登超; 李德祥; 刘承坤; 栾赛; 王晋伟; 刘俊航
Original assignee: CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co Ltd
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2040-09-24
Also published as: CN112181743B

Abstract

本发明涉及一种串口设备的陪测装置，包括：CPU板卡，通过以太网接口连接外部的控制器，接收控制器发送的第一以太网信号；指令转换器，位于CPU板卡上，将第一以太网信号转换为第一串口信号；两个串口卡，分别与CPU板卡相连，每个串口卡由连接器向外引出8路串口通道；串口通道，连接外部的待测串口设备；串口卡内具有跳线帽，用于切换8路串口通道的工作模式；串口卡接收CPU板卡发送的第一串口信号，通过串口通道发送至待测串口设备，待测串口设备根据第一串口信号回复第二串口信号，串口卡将第二串口信号发送至CPU板卡并由指令转换器将第二串口信号转换为第二以太网信号并发回至控制器，控制器通过第二以太网信号判断待测串口设备是否正常。

Description

一种串口设备的陪测装置

技术领域

本发明涉及串口设备的测试技术领域，尤其涉及一种串口设备的陪测装置。

背景技术

轨道交通车辆一般包括网络系统、牵引系统、制动系统、辅助系统、空调系统、旅客信息系统、烟火轴温系统等。串口通讯在轨道交通领域应用十分广泛，车上很多的系统均有串口通讯控制设备。不同种类的车辆，各类串口通讯控制设备的通讯方式也不尽相同。各类控制设备研发生产周期短，为了确保各类串口控制设备在运行过程中的稳定性，需要在产品装车运行前进行测试工作。

目前轨道交通领域针对串口控制设备的测试方法较少，传统的测试方式有以下两种方式：

1、将计算机与串口控制设备相连，利用串口调试工具，向设备发送原始的帧数据指令，观察设备的动作或者设备回复的数据是否与预期一致；

2、针对不同项目设备的需求编写设备调试软件，由测试人员进行手动点击软件相关功能进行指令发送，观察设备的动作或者设备回复，判断是否达到预期效果。

以上测试方式完全依赖于人工手动测试，通过编辑原始帧数据指令测试并观察结果，效率非常低，且易出错；使用调试软件，需要针对具体的项目进行定制开发，调试软件本身也存在一些缺陷，需要经过一段时间的调试才能投入使用，使用的过程中也不能确保其功能完全正确，造成测试工作停滞转而解决调试软件本身的问题。在软件的修改过程中，为了不引起新的错误，测试人员需要进行大量的重复测试，而手动测试的回归性差，无法适应软件修改需求，导致软件可能存在大量缺陷。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明目的是提供一种串口设备的陪测装置，通过在CPU(Central Processing Unit，中央处理器)板卡上连接两个串口卡，并将每个串口卡通过连接器向外引出8路串口通道，通过串口通道连接待测串口设备；CPU板卡通过以太网接口连接外部的控制器，接收控制器发来的测试信号，并转换为适合待测串口设备的测试串口信号，通过串口通道发送至待测串口设备，对待测串口设备进行测试，同时，还可设置为待测串口设备主动发送数据的测试方式，可通过配置对具有RS232、RS422或RS485不同工作模式的串口设备进行测试，针对不同项目配置相应的协议配置文件，无需修改代码，并且支持一对一、一对多及多对一的测试方式，使用方便，灵活性高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种串口设备的陪测装置，包括：

CPU板卡，所述CPU板卡设置有以太网接口，所述CPU板卡通过所述以太网接口与外部的控制器相连接，用于接收所述控制器发送的第一以太网信号；

指令转换器，位于所述CPU板卡上，用于将从所述CPU板卡接收的第一以太网信号转换为第一串口信号；

串口卡，通过背板总线与所述CPU板卡相连接，用于接收所述CPU板卡发送的所述第一串口信号；

连接器，与所述串口卡相连接，所述串口卡通过所述连接器引出8路串口通道；

串口通道，与外部的待测串口设备相连接，所述串口卡通过所述串口通道将所述第一串口信号发送至所述待测串口设备；所述待测串口设备根据所述第一串口信号生成第二串口信号，并通过所述串口通道将所述第二串口信号发送至所述串口卡；所述串口卡将接收的所述第二串口信号发送至所述CPU板卡；所述CPU板卡通过所述指令转换器将接收的所述第二串口信号转换成第二以太网信号并发送至所述控制器；所述控制器根据接收到的所述第二以太网信号判断所述待测串口设备的工作状态；

电源板卡，与所述CPU板卡和串口卡相连接，为所述CPU板卡和串口卡提供电能。

优选的，所述串口卡为两个，分别与所述CPU板卡相连接，接收所述CPU板卡发送的所述第一串口信号。

优选的，所述连接器为两个，两个所述串口卡各自连接一个连接器，两个所述连接器分别用于从各自连接的所述串口卡上引出8路串口通道。

进一步优选的，两个所述连接器分别从各自连接的所述串口卡上引出8路串口通道，用于连接所述待测串口设备。

优选的，所述串口卡包括跳线帽，所述跳线帽用于切换所述串口通道的工作模式。

进一步优选的，所述串口通道的工作模式包括：RS232模式、RS422模式或RS485模式。

本发明实施例提供了一种串口设备的陪测装置，通过在CPU板卡上连接两个串口卡，并将每个串口卡通过连接器向外引出8路串口通道，通过串口通道连接待测串口设备；CPU板卡通过以太网接口连接外部的控制器，接收控制器发来的测试信号，并转换为适合待测串口设备的测试串口信号，通过串口通道发送至待测串口设备，对待测串口设备进行测试，同时，还可设置为待测串口设备主动发送数据的测试方式，可通过配置对具有RS232、RS422或RS485不同工作模式的串口设备进行测试，针对不同项目配置相应的协议配置文件，无需修改代码，并且支持一对一、一对多及多对一的测试方式，使用方便，灵活性高。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种串口设备的陪测装置的一对一测试方式的示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种串口设备的陪测装置的一对多测试方式的示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种串口设备的陪测装置的多对一测试方式的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种串口设备的陪测装置的串口卡的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的一种串口设备的陪测装置的一对一测试方式的示意图，图4为本发明实施例提供的一种串口设备的陪测装置的串口卡的结构示意图。如图1和图4所示，串口设备的陪测装置具体包括：CPU板卡1、指令转换器2、两个串口卡3、两个连接器4、16路串口通道5和电源板卡6。

CPU板卡1上集成有RJ45以太网接口，CPU板卡1通过以太网接口与外部的控制器8相连接。其中，控制器8为带有以太网接口的PC(Personal Computer，个人电脑)机或笔记本，控制器8可通过以太网向CPU板卡1发送以太网信号或接收CPU板卡1发来的以太网信号。

CPU板卡1上装有指令转换器2，用于将以太网信号转换为串口信号或者将串口信号转换为以太网信号。在CPU板卡1从控制器8接收到第一以太网信号时，通过指令转换器2将第一以太网信号转换成第一串口信号。

CPU板卡1上通过背板总线连接有两个串口卡3，用于接收CPU板卡1发送的第一串口信号，两个串口卡3分别连接一个连接器4，连接器4为DB62连接器，每个串口卡3分别通过连接器4向外引出8路串口通道5，两个串口卡3共向外引出16路串口通道5，使得陪测装置最多可同时支持16路待测串口设备7的测试工作。

串口卡3从CPU板卡1接收到第一串口信号后，通过串口通道5将第一串口信号发送至外部的待测串口设备7，待测串口设备7根据第一串口信号生成第二串口信号进行回复，串口卡3接收到待测串口设备7回复的第二串口信号后，将第二串口信号发送给CPU板卡1，CPU板卡1通过指令转换器2将第二串口信号转换成第二以太网信号，并将第二以太网信号通过以太网接口发送至外部的控制器8，控制器8通过比较第二以太网信号及期望结果来判断待测串口设备7的工作状态是否正常，当控制器8未接收到第二以太网信号时，即CPU板卡1未接收到待测串口设备7根据第一串口信号所回复的第二串口信号时，需要测试人员手动检查待测串口设备7的工作状态。

在每个串口卡3内部均安装有跳线帽31，跳线帽31用于对串口卡3的8路串口通道5的工作模式进行切换，串口通道5的工作模式可以为RS232模式、RS422模式或RS485模式。在进行测试之前，根据待测串口设备7的工作模式对需要用到的串口通道5进行模式切换，以使串口通道5的工作模式与待测串口设备7的工作模式保持一致。电源板卡6与CPU板卡1和串口卡3相连接，为CPU板卡1和串口卡3提供电能。

陪测装置中的CPU板卡1上的CPU采用X86架构，操作系统采用Linux操作系统。

在执行对待测串口设备7的测试工作之前，为了适配不同的待测串口设备7的测试需求，需要针对待测串口设备7设计相应的协议文件，以指导陪测装置的数据收发行为。协议文件采用Excel表格形式，表格主要分为设备列表和通讯协议列表两部分。

其中，通讯协议列表中包含有以下字段：

ID：每个帧的唯一标识，其中，帧表示陪测装置与待测串口设备7之间的通讯协议。

帧类型：分为握手帧、请求帧、应答帧和触发帧四类，握手帧在通信握手成功之前周期发送，握手成功(有对应应答)后停止发送，格式为A(B)，即A为握手帧，B为应答帧，收到B帧后表示握手成功；若主设备(发送握手帧的设备)在2s内没有收到从设备的任何反馈，那么重新进行握手；请求帧周期发送，若有握手，握手成功前不发送，握手成功后再周期发送；应答帧为应答某个帧，格式为A:B，即为用A帧应答B帧，收到B帧后立即回复A帧；触发帧的处理同周期帧，程序周期检测数据有无变化，若有变化即发送。对于output方向，“-”表示下一步的读操作，0x1-0xA：表示发送0x1后需要接收对方回复的0xA；0xA:0x1-0x1A表示0xA作为0x1的应答帧发出，然后需要再接收对方回复的0x1A。

帧周期：传送周期，针对周期性发送的帧，应答帧则没有周期限制。

帧头：标识一包数据的开始。

帧尾：标识一包数据的结束。

包大小：包含帧头帧尾全部字节长度，若有转义，则包大小指的是没有转义的原始数据包的大小。

数据转义：将原有数值转义为另一种数值，例如0x10(0x10,0x10)代表0x10转义为0x10,0x10,转义仅针对数据区转义，帧头帧尾不参与转义。

转义校验：0表示校验转义后的数据，1表示校验转义前的数据。

校验长度：格式为n1-n2,其中，n1、n2的取值从0-x(x为包长度减1)，代表从第n1字节计算到n2字节，若包含校验，不计算校验位置值，按转义前的字节数设置。

校验方式：校验方式支持CRC校验、奇偶校验、FCS校验、BIT校验等。

字节数据开端：0表示数据使用大开端模式，1表示数据使用小开端模式。

位数据开端：0表示数据使用大开端模式，1表示数据使用小开端模式。

帧标志：16进制的数字，用于识别帧，当帧头帧尾一致时，根据帧标志识别帧的类别。

帧标志开始字节：帧标志存放在数据包中的位置。

帧标志类型：即帧标志的大小，支持Unsigned8、Unsigned16和Unsigned32类型。

设备列表中包含以下字段：

设备名称：控制器8读取通讯协议文件后，在软件界面最外层显示的名称。

驱动名称：串口的驱动类型，即串口的工作模式，可以配置为RS232、RS422或RS485。

板卡编号：串口通道5所在的串口卡3的编号，陪测装置中可将两个串口卡3的编号设置为0和1。

通道编号：从串口卡3向外引出的串口通道5的编号，陪测装置中两个串口卡3分别向外引出8路串口通道5，可使用阿拉伯数字对串口通道5依次进行编号，通过串口卡3的板卡编号及串口通道5的通道编号来识别与待测串口设备7进行通讯的串口通道5是哪一路串口通道，陪测装置中分别对串口卡3中的串口通道5使用1-8进行编号。

帧间隔：只对周期帧有意义，在同一周期内若有多个周期帧需要发送，为了防止帧碰撞所需要的最低的发送间隔。例如A帧、B帧、C帧都是以100ms频率发送的周期帧，设置帧间隔为20，即先发送A帧，间隔20ms再发送B帧，再间隔20ms发送C帧，避免了A帧、B帧、C帧及接收帧的碰撞，应答帧不受限制。

波特率：陪测装置与待测串口设备7之间传输数据的速率，需要与待测串口设备7保持一致。

方向：针对陪测装置具体某一路串口通道5的方向，input方向或output方向。

帧ID：标识串口通道5内进行的数据收发的关系。

校验位置：表示校验数据所处的位置。包括：帧尾前-校验数据放在帧尾数据的前面；帧尾后-校验数据放在帧尾数据的后面；帧头前-校验数据放在帧头数据的前面；帧头后-校验数据放在帧头数据的后面。

下面详细介绍陪测装置多个优选实施例的具体实施方式：

如图1所示，实施例一中的串口通道5与待测串口设备7采用一对一连接方式，具体测试包括以下步骤：

步骤101：通过以太网线将控制器8与陪测装置的CPU板卡1相连接，然后将待测串口设备7通过串口线连接至陪测装置的任一路串口通道5上，陪测装置具有16路串口通道5，因此可同时测试16组待测串口设备7。

步骤102：编写针对待测串口设备7的协议文件，以待测串口设备7使用RS232模式为例。

设备列表内容如下：

通讯协议列表内容如下：

以上协议文件内容表示：将待测串口设备7接入第0号串口卡3的第1路串口通道5内，通讯方式采用RS232，发送帧间隔设置为20毫秒，通讯波特率设置为9600kbps，校验位置放于帧尾后，由陪测装置发送ID号为0x1的指令，待测串口设备7回复ID号为0xA的回复数据。

步骤103：通过控制器8将步骤102中编写的协议文件转换成可供陪测装置使用的配置文件，并将配置文件上传到陪测装置中，重启陪测装置。

步骤104：在控制器8将协议文件转换为可供陪测装置使用的配置文件之后，协议文件中的变量可在控制器8中保存，通过控制器8对变量赋值并发送给陪测装置，陪测装置将接收到的新的变量值进行更新并转换后发送给待测串口设备7进行测试；同时，陪测装置接收待测串口设备7回复的帧数据，并将帧数据进行转换后返回给控制器8，控制器8通过陪测装置返回的转换后的帧数据判断待测串口设备7是否正常工作。

图2为本发明实施例二提供的一种串口设备的陪测装置的一对多测试方式的示意图，如图2所示，实施例二中的串口通道5与多个待测串口设备7采用一对多连接方式，具体测试包括以下步骤：

步骤201：通过以太网线将控制器8与陪测装置的CPU板卡1相连接，然后将多个待测串口设备7通过RS485总线连接至陪测装置的第0号串口卡3的第1路串口通道5上。

步骤202：编写针对多个待测串口设备7的协议文件，以待测串口设备7使用RS485模式为例。

设备列表内容如下：

通讯协议列表内容如下：

以上协议文件内容表示：将3台待测串口设备7通过RS485总线接入第0号串口卡3的第1路串口通道5内，通讯方式采用RS485，发送帧间隔设置为20毫秒，通讯波特率设置为115200kbps，输出指令的校验位置放于帧尾前，输入指令的校验位置放于帧尾前。由陪测装置分别向RS485总线发送ID号为0x1、0x2、0x3的控制指令，3个待测串口设备7在接收到各自的指令后进行回复，回复ID号分别为0xA、0xB、0xC的回复数据。

步骤203：通过控制器8将步骤202中编写的协议文件转换成可供陪测装置使用的配置文件，并将配置文件上传到陪测装置中，重启陪测装置。

步骤204：在控制器8将协议文件转换为可供陪测装置使用的配置文件之后，协议文件中的变量可在控制器8中保存，通过控制器8对变量赋值并发送给陪测装置，陪测装置将接收到的新的变量值进行更新并转换后发送给相应的待测串口设备7进行测试；同时，陪测装置接收多个待测串口设备7回复的帧数据，并将帧数据进行转换后返回给控制器8，控制器8通过陪测装置返回的转换后的帧数据判断相应的待测串口设备7是否正常工作。

图3为本发明实施例三提供的一种串口设备的陪测装置的多对一测试方式的示意图，如图3所示，实施例三中的多个串口通道5与待测串口设备7采用多对一连接方式，在多对一的连接方式中，由待测串口设备7通过串口通道5发送测试数据至陪测装置，陪测装置根据事先定义的协议文件所生成的配置文件向待测串口设备7回复数据，由测试人员观察待测串口设备7的动作，判断测试是否通过。具体测试包括以下步骤：

步骤301：通过以太网线将控制器8与陪测装置的CPU板卡1相连接，然后将待测串口设备7通过RS485总线分别与陪测装置的第0号串口卡3的第1路、第3路和第5路的串口通道5连接。

步骤302：编写针对待测串口设备7的协议文件，以待测串口设备7使用RS485模式为例。

设备列表内容如下：

通讯协议列表内容如下：

以上协议文件内容表示：将待测串口设备7通过RS485总线接入第0号串口卡3的第1路、第3路和第5路的串口通道5内，通讯方式采用RS485，发送帧间隔设置为20毫秒，通讯波特率设置为115200kbps，输出指令的校验位置放于帧尾后，输入指令的校验位置放于帧尾后。由待测串口设备7分别向RS485总线发送ID号为0x1、0x2、0x3的控制指令，3个串口通道5在接收到各自的指令后进行回复，回复ID号分别为0xA、0xB、0xC的回复数据。

步骤303：通过控制器8将步骤302中编写的协议文件转换成可供陪测装置使用的配置文件，并将配置文件上传到陪测装置中，重启陪测装置。

步骤304：待测串口设备7通过串口通道5向陪测装置发送测试数据，陪测装置根据配置文件回复相应数据至待测串口设备7，由测试人员观察待测串口设备7的动作，判断测试是否通过。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种串口设备的陪测装置，其特征在于，所述串口设备的陪测装置包括：

2.根据权利要求1所述的串口设备的陪测装置，其特征在于，所述串口卡为两个，分别与所述CPU板卡相连接，接收所述CPU板卡发送的所述第一串口信号。

3.根据权利要求1所述的串口设备的陪测装置，其特征在于，所述连接器为两个，两个所述串口卡各自连接一个连接器，两个所述连接器分别用于从各自连接的所述串口卡上引出8路串口通道。

4.根据权利要求3所述的串口设备的陪测装置，其特征在于，两个所述连接器分别从各自连接的所述串口卡上引出8路串口通道，用于连接所述待测串口设备。

5.根据权利要求1所述的串口设备的陪测装置，其特征在于，所述串口卡包括跳线帽，所述跳线帽用于切换所述串口通道的工作模式。

6.根据权利要求5所述的串口设备的陪测装置，其特征在于，所述串口通道的工作模式包括：RS232模式、RS422模式或RS485模式。