CN211528548U - 一种基于片上系统的小型化卫星通用测试平台 - Google Patents

Abstract

一种基于片上系统的小型化卫星通用测试平台，包括总控通信系统和子功能扩展模块。总控通信系统，通过LMB总线控制信号层的功能板卡对测试设备所有的测试信号进行控制，包括信号激励、信号采集、闭环控制、信号测试等操作，对测试设备接口的功能、性能及逻辑进行全面验证。子功能模块包括定制化同步串行通信模块、定制化异步串行通信模块、高精度模拟采集模块、高精度模拟量输出模块、定制化总线测试模块、定制化多路指令检测模块、定制化OC指令匹配接口模块、定制化电平指令匹配接口模块、阵列信号驱动模块、继电器驱动模块、多路可编程IO模块。

Description

一种基于片上系统的小型化卫星通用测试平台

技术领域

本实用新型所属的技术领域为航天器综合测试领域。

背景技术

本专利主要用于遥控、遥测，推进等分系统单机调试和整机联试过程中的功能指标验证以及故障分析、记录。卫星各个分系统的测试环节众多，需求纷繁复杂，从硬件接口到协议总线，各不相同。目前的测试验证设备多以专用型为主，可复用性较低。针对星上测试任务繁重，时间节点紧迫的需求，通用规范化的测试平台研制尤为迫切。同时，工作人员需要往返于合作单位进行不同阶段的试验和验证，携带测量仪器和专用检验设备十分不便，故而，小型化的趋势也是此平台化设备的开发方向。

小型化通用测试平台通过模拟星载设备的信号接口和各类故障，通过控制系统内部的功能模块实现各类信号的激励和测试，对用户被测卫星单机的信号进行功能检查、性能测试，从而实现对被测单机的信号验证。同时为了检验被测卫星单机故障信号的处理能力，测试平台能够提供故障信号的模拟，从而提高被测设备应对不同信号的处理能力。

现有卫星测试设备存在以下不足：

（1）体积庞大，转运不便，针对不同型号单机需要采购或生产多块不同类型的板卡，适用类型少，多为某型号专用设备。

（2）硬件系统架构不统一，复杂不易于维护，设备功能更改后，无法实现在线调试烧写。

（3）生产周期较长，无法提供测试人员前期单机调试的条件。

（4）测试设备类型较多，软件开发流程各异，不利于软件管理和维护。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本专利要解决的技术问题是提供一种小型化的通用的测试平台，一方面作为单机前期功能验证的工具，取代专用测试仪器；另一方面提供快速全面的硬件搭建环境，便于用户裁剪选用。其次，基于平台设备的功能全面、性能强大，可以适用于非卫星测试领域内的其他通信、控制等方案的定制化开发。

一种小型化的通用的测试平台，包括总控通信系统和子功能扩展模块。总控通信系统，通过LMB总线控制信号层的功能板卡对测试设备所有的测试信号进行控制，包括信号激励、信号采集、闭环控制、信号测试等操作，对测试设备接口的功能、性能及逻辑进行全面验证。

子功能模块包括定制化同步串行通信模块、定制化异步串行通信模块、高精度模拟采集模块、高精度模拟量输出模块、定制化总线测试模块（1553B、CAN等）、定制化多路指令检测模块、定制化OC指令匹配接口模块、定制化电平指令匹配接口模块、阵列信号驱动模块、继电器驱动模块、多路可编程IO模块等。通过各种子功能模块的不同搭配，完成对被测设备的逻辑功能、电气性能和故障超标等项目的覆盖性检验。

用户可以通TCP连接，对整个系统进行远程控制和配置，并对测试结果观察分析。

小型化通用测试平台目前已经在XX-8、XX-12等系列型号的卫星单机调试和整星联试过程中使用。

设备在实现小型化和通用化的同时，大大提高了产品可靠性、可维修性，缩短了整体方案的研制周期，节省研制成本。同类型产品的研制只需简单的替换相关子功能模块即可迅速成形。并且，模块单独作为PCI设备，替代老旧设备中的功能板卡也可以顺利使用，具备良好的兼容性和继承性。

目前市场及相关卫星行业内，并无此类产品出现，基于片上系统的小型化通用测试设备具备良好的推广环境，并且整体方案灵活可配置，成本可控，核心板功能强大，支持扩展模块升级和新功能开发，在其他信号处理和控制相关领域中也有应用前景。

附图说明

以下将结合附图和实施对本实用新型作进一步说明。

图1片上系统小型化通用测试平台硬件架构；

图2单机测试示意图；

图3整星联试测试示意图；

图4片上系统小型化通用测试平台软件架构。

具体实施方式

结合图1-4所示，本实用新型的一种小型化的通用的测试平台，包括总控通信系统和子功能扩展模块。总控通信系统，通过LMB总线控制信号层的功能板卡对测试设备所有的测试信号进行控制，包括信号激励、信号采集、闭环控制、信号测试等操作，对测试设备接口的功能、性能及逻辑进行全面验证。

子功能模块包括定制化同步串行通信模块、定制化异步串行通信模块、高精度模拟采集模块、高精度模拟量输出模块、定制化总线测试模块（1553B、CAN等）、定制化多路指令检测模块、定制化OC指令匹配接口模块、定制化电平指令匹配接口模块、阵列信号驱动模块、继电器驱动模块、多路可编程IO模块等。通过各种子功能模块的不同搭配，完成对被测设备的逻辑功能、电气性能和故障超标等项目的覆盖性检验。

用户可以通TCP连接，对整个系统进行远程控制和配置，并对测试结果观察分析。

小型化通用测试平台基于Xilinx公司提供的Microblaze软核开发，搭载DDR3高速存储器和NAND Flash。构成的嵌入式系统与桌面系统相比，具有更好的实时性和可靠性，对实时多任务有很强的支持能力。核心板内置Linux操作系统，能够有效管理复杂的嵌入式系统资源，并使硬件虚拟化，极大减少了硬件的相关依赖性，缩短了设备维护和升级时间。并且测试平台移植了Lwip网络协议，在保障网络通信功能的基础上，减少了对硬件资源的占用。丰富的扩展模块以及相应的通信协议，非常便于软件人员进行针对性开发。

小型化通用测试平台根据功能组成可分为总控通信系统和子功能扩展模块。

总控通信系统，通过LMB总线控制信号层的功能板卡对测试设备所有的测试信号进行控制，包括信号激励、信号采集、闭环控制、信号测试等操作，对测试设备接口的功能、性能及逻辑进行全面验证。

子功能模块包括定制化同步串行通信模块、定制化异步串行通信模块、高精度模拟采集模块、高精度模拟量输出模块、定制化总线测试模块（1553B、CAN等）、定制化多路指令检测模块、定制化OC指令匹配接口模块、定制化电平指令匹配接口模块、阵列信号驱动模块、继电器驱动模块、多路可编程IO模块等。通过各种子功能模块的不同搭配，完成对被测设备的逻辑功能、电气性能和故障超标等项目的覆盖性检验。

用户可以通TCP连接，对整个系统进行远程控制和配置，并对测试结果观察分析。

对于用户二次开发而言，只需针对网络接口进行编程即可。便于规范统一的开发流程，形成通用的测试软件。

另外，系统的可扩展性丰富，在不更改主控模块的情况下，只需要根据不同功能开发扩展模块就可以很快进行验证和使用，极大缩短了生产周期。

子功能模块可以单独作为PCI设备直接使用，设备驱动基于微软最新的WDF架构设计编写，良好的API调用接口，易于软件编程人员开发。

超小型的结构设计，便于工作人员携带和使用。

本实用新型的关键点：

（1）基于Mircoblaze定制化硬件系统，开发周期短；

（2）采用主板加扩展模块的控制策略，硬件可裁剪；

（3）扩展模块可单独配置作为系统组件，也可作为PCI设备单独使用，灵活通用；

（4）实现Linux操作系统下的Lwip协议移植，减少硬件资源占用；

（5）超小型结构设计，设备易携带。

本系统主要完成以下功能：

1. 实现目标设备（星载单机）的测试环境模拟。即模拟星载单机工作时的所有电气信号接口，验证设备工作时能否正常激励或响应外部信号。通过本系统完成星载单机所有电气信号的功能检查，为下一步整星联试做好准备；

2. 故障信号注入设计。通过专门的故障信号注入模块模拟信号不同的故障，包括物理层、链路层、逻辑层等。检查星载单机对故障信号的响应、判读和处理能力是否符合用户设计需求，更好的提高星载单机的适应性和抗干扰能力，最大限度地减少因为被测设备自身原因造成的整星联试过程错误或者不稳定的情况发生。

Claims (4)

1.一种基于片上系统的小型化卫星通用测试平台，其特征在于，包括总控通信系统和子功能扩展模块；

所述总控通信系统，通过LMB总线控制信号层的功能板卡对测试设备所有的测试信号进行控制，操作包括信号激励、信号采集、闭环控制、信号测试，对测试设备接口的功能、性能及逻辑进行全面验证；

所述子功能扩展模块包括定制化同步串行通信模块、定制化异步串行通信模块、高精度模拟采集模块、高精度模拟量输出模块、定制化总线测试模块、定制化多路指令检测模块、定制化OC指令匹配接口模块、定制化电平指令匹配接口模块、阵列信号驱动模块、继电器驱动模块、多路可编程IO模块。

2.如权利要求1所述的一种基于片上系统的小型化卫星通用测试平台，其特征在于，用户可以通TCP连接，对整个系统进行远程控制和配置，并对测试结果观察分析。

3.如权利要求1所述的一种基于片上系统的小型化卫星通用测试平台，其特征在于，所述定制化总线测试模块采用1553B、CAN。

4.如权利要求1所述的一种基于片上系统的小型化卫星通用测试平台，其特征在于，平台移植了Lwip网络协议，在保障网络通信功能的基础上，减少对硬件资源的占用。

Images