CN113467425A - 一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法及系统 - Google Patents

一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种应用于龙芯下位机的自主控制方法及系统，上位机对测试过程数据进行预处理后通过网络一次性传入网络交换卡，网络交换卡接收到测试过程数据后先对其进行正确性校验再进行解析得到对应各个功能板卡的活动数据，再对应发送至各功能板卡，各功能板卡对活动数据进行二次解析建立各自的命令缓存队列；当网络交换卡接收到上位机开始命令后同步通知各功能板卡开始按照命令缓存队列执行测试操作；网络交换卡与功能板卡间的直接数据交互实现各功能板卡的精准响应，避免对上位机运算资源的过度依赖，为系统的灵活设计提供便利，减小上位机与各功能板卡间反复网络交互带来的丢包风险。

Description

一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法及系统
技术领域
本发明涉及上下位机测试测控技术领域，具体涉及一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法及系统。
背景技术
随着工业现场测试测控技术的不断发展，采用上下位机分布式架构的测控方案为测试测控现场的部署实施提供了便利，其中由上位机完成主要测试指令下发及测试结果回传显示，而下位机根据指令解释成相应控制信号控制相应设备输出或采集各类模拟及开关量信号来执行测试，上下位机之间通过网络连接通讯。
当前随着国产化软硬件技术的不断发展，基于龙芯、飞腾等国产化芯片的下位机方案已经在功能上实现与国外同类产品水平相当，然而在处理性能、系统实时性、高精度时序控制等方面与国外同类上下位机设备还存在一定差距。当前国产化测试系统大多采用上位机定时发送测试数据到对应功能板卡来控制测试流程，然而由于网络转发延迟以及国产化功能板卡实际响应操作时间存在较大不确定性，在长时间运行后容易出现时序不确定问题，此外，传统上位机精确定时多依赖于CPU定时器来实现，实际使用过程中，连续的高精度定时控制将对CPU资源消耗巨大，最终影响测试系统的工作性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于龙芯下位机的自主控制方法及系统。
本发明通过下述技术方案实现：
本方案提供一种应用于龙芯下位机的自主控制方法，包括步骤：
S1.将测试过程数据输入测试系统，由上位机对数据进行预处理；
S2.上位机将预处理后的测试过程数据通过网络一次性传入龙芯下位机的网络交换卡；
S3.网络交换卡接收到测试过程数据后先对其进行正确性校验，对通过正确性校验后的数据进行解析得到对应各个功能板卡的活动数据，并对应发送至各功能板卡，各功能板卡对活动数据进行二次解析建立各自的命令缓存队列；
S4.网络交换卡等待上位机发送测试开始命令；
S5.网络交换卡接收到上位机的开始命令后，同步通知各功能板卡开始执行测试操作；
S6.各功能板卡按照按命令缓存队列中时序要求自主实现定时触发控制操作，直至完成命令缓存队列中相应的所有活动响应。
本方案工作原理：在龙芯下位机环境中，下位机(各功能板卡)所涉及的各类功能板卡分别实现了高速AD、低速AD采集、继电器开关控制、多种波形信号发生、网络数据交换等功能，然而在处理性能、系统实时性、高精度时序控制等方面与国外同类上下位机设备还存在一定差距。当前国产化测试系统大多采用上位机定时发送测试数据到对应功能板卡来控制测试流程，然而由于网络转发延迟以及国产化功能板卡实际响应操作时间存在较大不确定性，在长时间运行后容易出现时序不确定问题，此外，传统上位机精确定时多依赖于CPU定时器来实现，实际使用过程中，连续的高精度定时控制将对CPU资源消耗巨大，最终影响测试系统的工作性能。
本方案提供的应用于龙芯下位机的自主控制方法，控制命令在测试开始前一次性传入下位机，同时通过下位机中各功能板卡间的FPGA来实现控制操作的精准执行，避免了对于上位机处理器运算资源的过度依赖，为整个国产化测控方案灵活设计提供了便利，可以满足各类工业现场测试、控制等场景的应用；同时该方法实现的自主控制还降低了上位机与下位机之间网络通信可靠性的依赖，只需在完成数据下发，下位机中网络交换卡缓存结束后与上位机进行一次数据校验，降低了上下位机间通过网络多次传递数据所带来的网络丢包、转发延迟等问题对系统的影响。
进一步优化方案为，所述测试数据包括：测试流程、测试流程循环过程中需要发送的测试数据。
进一步优化方案为，测试数据的预处理过程包括：上位机拆解测试流程，根据测试流程的循环过程对各节点匹配需要发送的测试数据，再将所有数据按照指定格式进行打包。
进一步优化方案为，步骤S3具体包括以下子步骤：
S31.网络交换卡先对测试过程数据进行数据校验，校验通过后对数据开展初步解析得到各个功能板卡的活动数据；
S32.网络交换卡FPGA通过背板将活动数据转发至各功能板卡；
S33.各个功能板卡收到活动数据后，二次解析其中包含的测试操作指令和测试参数，建立各自的命令缓存队列。
进一步优化方案为，所述测试操作指令包括执行指令的类型，指令数据和动作时间信息。
进一步优化方案为，网络交换卡与各功能板卡之间通过FPGA实现的高精度时钟同步协议实现精准定时。
进一步优化方案为，所述功能板卡包括：信号源卡、继电器卡的一种或多种。
进一步优化方案为，步骤S5具体包括：
功能板卡接收到上位机发送的指令数据后，响应指令数据的控制时间序列从命令缓存队列中取出执行数据进行相应的活动响应。
根据上述一种应用于龙芯下位机的自主控制方法，本方案提供一种应用于龙芯下位机的自主控制系统，包括：上位机、网络交换卡和多个功能板卡；
上位机，将测试过程数据输入龙芯下位机并对测试过程数据进行预处理；还用于向网络交换卡发送开始命令；
网络交换卡，网络交换卡接收到测试过程数据后先对其进行正确性校验，对通过正确性校验后的数据进行解析得到对应各个功能板卡的活动数据，并对应发送至各功能板卡，各功能板卡对活动数据进行二次解析建立各自的命令缓存队列；
网络交换卡还用于等待上位机发送测试开始命令；
网络交换卡还用于接收到上位机的开始命令后，同步通知各功能板卡开始执行测试操作；
各功能板卡基于命令缓存队列中时序要求实现定时触发操作，直至完成命令缓存队列中相应的所有活动响应。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1.本发明提出的一种应用于龙芯下位机的自主控制方法及系统，通过下位机中网络交换卡一次性将来自上位机的指令进行缓存分析，配合各个功能板卡经过FPGA实现的高精度时钟同步协议实现精确定时。
2.本发明提出的一种应用于龙芯下位机的自主控制方法及系统，通过下位机中各功能板卡间的FPGA来实现控制操作的精准执行，避免了对于上位机处理器运算资源的过度依赖，为整个国产化测控方案灵活设计提供了便利，可以满足各类工业现场测试、控制等场景的应用；同时该方法实现的自主控制还降低了上位机与下位机之间网络通信可靠性的依赖，只需在完成数据下发，下位机中网络交换卡缓存结束后与上位机进行一次数据校验，降低了上下位机间通过网络多次传递数据所带来的网络丢包、转发延迟等问题对系统的影响。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是应用于龙芯下位机的自主控制方法流程示意图；
图2是用于龙芯上下位机的关系示意图；
图3是各功能板卡间数据交互关系示意图
图4是测试过程数据结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种应用于龙芯下位机的自主控制方法，包括步骤：
S1.将测试数据输入测试系统，由上位机对测试数据进行预处理；
S2.上位机将预处理后的测试数据一次性传入网络交换卡；
S3.网络交换卡接收到测试数据后先对其进行数据校验，再解析校验后的数据得到各个功能板卡的活动数据，基于各个功能板卡的活动数据建立各功能板卡的命令缓存队列；网络交换卡等待上位机发送启动命令；(网络交换卡接收到上位机的命令后，判断是否为启动命令，如果是，则执行S4步骤，若不是，则记录为异常指令记录，等待上位机重新发送开始命令)
S4.网络交换卡接收到上位机的开始命令后，顺序读取命令缓存队列中的数据并向对应的功能板卡分发指令数据；
S5.功能板卡基于指令数据和命令缓存队列产生相应的活动响应。
所述测试数据包括：测试流程、测试流程循环过程中需要发送的测试数据。
测试数据的预处理过程包括：上位机拆解测试流程，根据测试流程的循环过程对各节点匹配需要发送的测试数据，再将所有数据按照指定格式进行打包。
步骤S3具体包括以下子步骤：
S31.网络交换卡先对测试过程数据进行数据校验，校验通过后对数据开展初步解析得到各个功能板卡的活动数据；
S32.网络交换卡FPGA通过背板将活动数据分发至各功能板卡；
S33.各个功能板卡收到活动数据后，二次解析其中包含的测试操作指令和测试参数，建立各自的命令缓存队列。
所述测试操作指令包括执行指令的类型，指令数据和动作时间信息。
网络交换卡与各功能板卡之间通过FPGA实现的高精度时钟同步协议实现精准定时。
所述功能板卡包括：信号源卡、继电器卡的一种或多种。
步骤S5具体包括：
功能板卡接收到上位机发送的指令数据后，响应指令数据的控制时间序列从命令缓存队列中取出执行数据进行相应的活动响应。
实施例2
根据实施例1的一种应用于龙芯下位机的自主控制方法，本实施例提供一种应用于龙芯下位机的自主控制系统，如图2所示，包括：上位机(上位机PC)、网络交换卡和多个功能板卡(下位机)；
上位机(上位机PC)，将测试过程数据输入龙芯下位机并对测试过程数据进行预处理；还用于向网络交换卡发送开始命令；
网络交换卡，网络交换卡接收到测试过程数据后先对其进行数据校验和初步解析得到对应各个功能板卡的活动数据，并对应发送至各功能板卡，各功能板卡对活动数据进行二次解析建立各自的命令缓存队列；
网络交换卡还用于等待上位机发送测试开始命令；
网络交换卡还用于接收到上位机的开始命令后，同步通知各功能板卡开始执行测试操作；
各功能板卡基于命令缓存队列中时序要求实现定时触发操作，直至完成命令缓存队列中相应的所有活动响应；
如图3所示，网络交换卡接收到上位机的开始命令后，顺序读取命令缓存队列中的数据并向对应的功能板卡分发指令数据；
(如图4所示，网络交换卡与各功能板卡之间经过各自的FPGA进行数据传输，各能板卡有自己的处理器，本实施例中为龙芯处理器。)
功能板卡(包括信号源卡、继电器卡1、继电器卡2、继电器卡3)基于命令缓存队列中时序要求实现定时触发操作，直至完成命令缓存队列中相应的所有活动响应。
继电器卡1、继电器卡2和继电器卡3实现继电器开关控制，信号源卡进行多种波形信号的发生。
该方法通过FPGA间的直接数据交互来实现了各个板卡间的精准输出，避免了对于处理器运算资源的过度依赖，为整个测控方案灵活设计提供了便利。大幅减少网络数据交互，降低上位机负担，以及由于网络反复传输可能带来丢包误码的风险，全部由VPX测试系统自身按流程执行。
降低网络传输延迟的不确定性，直接由VPX板卡控制流程输出，可以实现VPX测试系统的精准定时。
灵活性，采用了FPGA方案后，可灵活定制后续自主控制策略。方便了用户根据不同场景进行使用。
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 (9)

1.一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法，其特征在于，包括步骤：
S1.将测试过程数据输入测试系统，由上位机对数据进行预处理；
S2.上位机将预处理后的测试过程数据通过网络一次性传入龙芯下位机的网络交换卡；
S3.网络交换卡接收到测试过程数据后先对其进行正确性校验，对通过正确性校验后的数据进行解析得到对应各个功能板卡的活动数据，并对应发送至各功能板卡，各功能板卡对活动数据进行二次解析建立各自的命令缓存队列；
S4.网络交换卡等待上位机发送测试开始命令；
S5.网络交换卡接收到上位机的开始命令后，同步通知各功能板卡开始执行测试操作；
S6.各功能板卡按照按命令缓存队列中时序要求自主实现定时触发控制操作，直至完成命令缓存队列中相应的所有活动响应。
2.根据权利要求1所述的一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法，其特征在于，所述测试过程数据包括：测试流程、测试流程循环过程中需要发送的测试数据。
3.根据权利要求2所述的一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法，其特征在于，测试数据的预处理过程包括：上位机拆解测试流程，根据测试流程的循环过程对各节点匹配需要发送的测试数据，再将所有数据按照指定格式进行打包。
4.根据权利要求1所述的一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下子步骤：
S31.网络交换卡先对测试过程数据进行数据校验，校验通过后对数据开展初步解析得到各个功能板卡的活动数据；
S32.网络交换卡FPGA通过背板将活动数据转发至各功能板卡；
S33.各个功能板卡收到活动数据后，二次解析其中包含的测试操作指令和测试参数，建立各自的命令缓存队列。
5.根据权利要求4所述的一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法，其特征在于，所述测试操作指令包括执行指令的类型，指令数据和动作时间信息。
6.根据权利要求1所述的一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法，其特征在于网络交换卡与各功能板卡之间通过FPGA实现的高精度时钟同步协议实现精准定时。
7.根据权利要求1所述的一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法，其特征在于，所述功能板卡包括：信号源卡、继电器卡的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种应用于龙芯下位机的自主控制测试方法，其特征在于，步骤S5具体包括：
功能板卡接收到上位机发送的指令数据后，响应指令数据的控制时间序列从命令缓存队列中取出执行数据进行相应的活动响应。
9.一种应用于龙芯下位机的自主控制测试系统，其特征在于，包括：上位机、网络交换卡和多个功能板卡；
上位机，将测试过程数据输入龙芯下位机并对测试过程数据进行预处理；还用于向网络交换卡发送开始命令；
网络交换卡，网络交换卡接收到测试过程数据后先对其进行正确性校验，对通过正确性校验后的数据进行解析得到对应各个功能板卡的活动数据，并对应发送至各功能板卡，各功能板卡对活动数据进行二次解析建立各自的命令缓存队列；
网络交换卡还用于等待上位机发送测试开始命令；
网络交换卡还用于接收到上位机的开始命令后，同步通知各功能板卡开始执行测试操作；
各功能板卡基于命令缓存队列中时序要求实现定时触发操作，直至完成命令缓存队列中相应的所有活动响应。
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