CN211653496U - 时序控制器仿真测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种时序控制器仿真测试设备，包括：地面测试设备、上位机、直流电源以及DFC‑4转接盒；所述上位机与地面测试设备通过网线相连；所述直流电源分别与地面测试设备、DFC‑4转接盒相连；DFC‑4转接盒与地面测试设备相连。本实用新型采用基于PCI总线的模块化架构，模块通用性强，数据吞吐率高，保障了测试系统的数据完整性和可靠性。

Description

时序控制器仿真测试设备

技术领域

本实用新型涉及仿真测试技术领域，具体地，涉及时序控制器仿真测试设备。尤其地，涉及一种基于VxWorks FPGA PCI总线的时序控制器仿真测试设备。特别涉及一种航天设备的地面仿真测试设备，进一步涉及火箭时序控制器的地面仿真测试设备。

背景技术

时序控制器是火箭的重要组成部分，其主要功能是驱动火箭内部各类继电器及火工品，从而驱动执行机构。时序控制器如果工作异常，将会对火箭在发射过程中的正常运行构成极大威胁，甚至导致发射失败。为保证时序控制器在发射过程中的正常运行，在生产交付和火箭发射前都需要对其进行仿真测试。

时序控制器仿真测试设备是为火箭时序控制器的调试、检验、单元测试和老炼试验而设计的专用地面设备，用来在线编程时序控制器并检测其功能是否完整,各项指标是否满足技术要求。在单元测试时能自动地完成对时序控制器的仿真测试，与火箭控制计算机对接进行模拟或飞行软件测试时能实时记录飞行时串及时序控制器输出的电压量信号，并能将有关参数打印出来。时序控制器仿真测试设备主要功能是模拟发送各种测试信号并对时序控制器的工作情况进行监测、记录和分析。另外，时序控制器仿真测试设备能适应从设计，评审，各项验收及至发射前所有测试和试验任务包括各种典试，交付试验，老化试验和常规测试。

传统的时序控制器仿真测试设备采用的是X86+windows的架构，具有实时性差、通道有限(只能单通道轮流测试)、体积大、不便携等缺点。用此类时序控制器仿真测试设备对时序控制器进行测试，会降低测试的精度，增大多路并行输出信号测量的误差，影响对时序控制器的测试结果，进而影响整体火箭的正常运行。

专利文献CN104698370A(申请号：201310673808.1)一种芯片中电路的时序测试方法、装置及RTL仿真设备。所述方法包括：接收测试所述芯片中电路的时序的控制指令，并发送与所述控制指令对应的测试信号至待测试电路，所述测试信号与一条时序约束信息相对应，所述待测试电路的时序受所述时序约束信息的约束；获取所述待测试电路的测试结果；判断所述测试结果与预设的结果是否一致，并输出所判断的结果。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种时序控制器仿真测试设备。

根据本实用新型提供的一种时序控制器仿真测试设备，包括：

地面测试设备、上位机、直流电源以及DFC-4转接盒；

所述上位机与地面测试设备通过网线相连；

所述直流电源分别与地面测试设备、DFC-4转接盒相连；

DFC-4转接盒与地面测试设备相连。

优选地，所述地面测试设备包括：ARM控制模块ARM9-S1、指令采集模块ZLC-S1、数字I/O模块IOC-S1、RS-422通信模块RS422-S1、电源模块DFS-DC404G-HT、信号背板DFS-DB-S1以及机箱。

优选地，所述ARM控制模块ARM9-S、指令采集模块ZLC-S1、数字I/O模块IOC-S1、指令采集模块ZLC-S1、RS-422通信模块RS422-S1以及电源模块分别通过接插件连接在信号背板DFS-DB-S1并安装于机箱上。

优选地，所述直流电源与ARM控制模块相连。

优选地，所述ARM控制模块包括如下硬件资源和接口：

板载32M×32bit SDRAM内存；

板载256M×8bit NAND Flash；

板载1M×16bit NOR Flash；

32位PCI总线主设备控制器；

1个10Mbit以太网RJ-45接口；

1路USB 2.0Host接口；

2路5线RS422串口；

1路5线RS242串口；

1路差分信号输出口，RS422电平；

1路I2C总线接口；

16路可编程数字I/O口；

JTAG调试接口。

优选地，所述数字I/O模块IOC-S1包括如下硬件资源和接口：

16路5V电平的输入输出接口；

32位PCI总线从设备控制器。

优选地，所述指令采集模块ZLC-S1包括如下硬件资源和接口：

单端56路、差分28路电压信号输入；

单端电压输入范围：0～+6V，-6V～0，0～+12V，-12V～0，±3V，±6V，±12V；

差分电压输入范围：±6V，±12V，±24V；

32位PCI总线从设备控制器；

板载64M×16bit SDRAM内存。

优选地，所述RS422通信模块RS422-S1包括如下硬件资源和接口：

8路RS422接口；

32位PCI总线从设备控制器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型-基于VxWorks+FPGA+PCI总线的时序控制器仿真测试设备与现有技术相比，本实用新型具有如下技术特性：

1.本实用新型采用基于PCI总线的模块化架构，模块通用性强，数据吞吐率高，保障了测试系统的数据完整性和可靠性；

2.本实用新型选用FPGA作为各功能模块的主控芯片，极大的提高了板卡的工作频率，以及对多通道并行任务的处理能力，保障了测试系统的精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1表示本实用新型的基于VxWorks+FPGA+PCI总线的时序控制器仿真测试系统结构示意图；

图2表示主控ARM模块原理框图；

图3表示I/O模块原理框图；

图4表示A/D模块原理框图；

图5表示RS-422串口通信模块原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

根据本实用新型提供的一种时序控制器仿真测试设备，包括：

地面测试设备、上位机、直流电源以及DFC-4转接盒；

所述上位机与地面测试设备通过网线相连；

所述直流电源分别与地面测试设备、DFC-4转接盒相连；

DFC-4转接盒与地面测试设备相连。

具体地，所述地面测试设备包括：ARM控制模块ARM9-S1、指令采集模块ZLC-S1、数字I/O模块IOC-S1、RS-422通信模块RS422-S1、电源模块DFS-DC404G-HT、信号背板DFS-DB-S1以及机箱。

具体地，所述ARM控制模块ARM9-S、指令采集模块ZLC-S1、数字I/O模块IOC-S1、指令采集模块ZLC-S1、RS-422通信模块RS422-S1以及电源模块分别通过接插件连接在信号背板DFS-DB-S1并安装于机箱上。

具体地，所述直流电源与ARM控制模块相连。

具体地，所述ARM控制模块包括如下硬件资源和接口：

板载32M×32bit SDRAM内存；

板载256M×8bit NAND Flash；

板载1M×16bit NOR Flash；

32位PCI总线主设备控制器；

1个10Mbit以太网RJ-45接口；

1路USB 2.0Host接口；

2路5线RS422串口；

1路5线RS242串口；

1路差分信号输出口，RS422电平；

1路I2C总线接口；

16路可编程数字I/O口；

JTAG调试接口。

具体地，所述数字I/O模块IOC-S1包括如下硬件资源和接口：

16路5V电平的输入输出接口；

32位PCI总线从设备控制器。

具体地，所述指令采集模块ZLC-S1包括如下硬件资源和接口：

单端56路、差分28路电压信号输入；

单端电压输入范围：0～+6V，-6V～0，0～+12V，-12V～0，±3V，±6V，±12V；

差分电压输入范围：±6V，±12V，±24V；

32位PCI总线从设备控制器；

板载64M×16bit SDRAM内存。

具体地，所述RS422通信模块RS422-S1包括如下硬件资源和接口：

8路RS422接口；

32位PCI总线从设备控制器。

下面通过优选例，对本实用新型进行更为具体地说明。

优选例1：

本实用新型的目的是提供一种基于VxWorks+FPGA+PCI的新型时序控制器仿真测试设备。它具有稳定性好，精度高、可靠性高，维护方便的优点。

本实用新型时序控制器仿真测试设备的特征包括：1、实时操作系统VxWorks；2、PCI总线；3、FPGA处理器，其中主处理器使用FPGA，并通过PCI总线来控制其他模块，并利用嵌入式实时操作系统VxWorks来实现人机交互。

实时操作系统

本实用新型专利采用了广泛应用的工业RTOS——VxWorks，其具有实时性高，安全性强的特点。VxWorks操作系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS)，是嵌入式开发环境的关键组成部分。良好的持续发展能力、高性能的内核以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据一席之地。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。

总线

本实用新型采用了PCI总线架构。PCI总线是一种同步的独立于处理器的32位或64位局部总线，最高工作频率为33MHz，具有速率高、可靠性高、复杂性低、可多路复用、支持即插即用等特点。

处理器

本实用新型包含多种基于FPGA为主处理器的功能板卡，均采用ALTERA公司Cyclone III系列的EP3C16Q240C8N芯片。FPGA具有通道多、速度快、可靠性高、并行化的特点，尤其适合应用于多路高速并行处理的信号采集测试装置。

主控板卡中的主控制器采用的是Sumsung公司ARM9芯片S3C2440，它采用高性能的静态CMOS技术，能在一个周期内完成32×32位的乘法累加运算，时钟频率最高可达150MHz，即6.67ns的指令周期，外部采用低频时钟、通过片内锁相环倍频。具有体积小、性能强、功耗低的特点，被广泛应用于各种嵌入式领域。

优选例2：

如图1所示，本实用新型时序控制器仿真测试设备硬件结构组成包括：1、地面测试设备2、上位机3、+28V直流电源4、DFC-4转接盒组成。

在图1即基于VxWorks+FPGA+PCI总线的时序控制器仿真测试系统结构示意图中从左到右从上到下的设备分别为上位机、地面测试设备、28V电源、DFC-4转接盒以及两台被测设备。

地面测试设备采用嵌入式控制技术，包括：1、ARM控制模块ARM9-S1 2、指令采集模块ZLC-S1 3、数字I/O模块IOC-S1 4、RS-422通信模块RS422-S1 5、电源模块6、信号背板7、机箱，见图1。ARM9-S1模块、ZLC-S1模块、IOC-S1模块、RS422-S模块1和电源模块通过信号背板相连并安装于机箱上，并由ARM9-S1模块进行控制。+28V直流电源与ARM9-S1模块相连，为地面测试设备供电。

上位机实时监控整个仿真测试过程，并保存和显示测试数据，与地面测试设备通过网线相连，进行数据交互。

时串控制转接盒与地面测试设备相连实现的功能为被测设备供电、发送起飞和关机信号(28V)、大电流检测和控制，并提供小电流负载。

如图2所示，主控ARM模块原理框图。ARM控制模块ARM9-S1具有的硬件资源和接口如下：

板载32M×32bit SDRAM内存，时钟频率最高133MHz。采用MICRON公司的MT48LC32M16A2P-75IT，工作温度：-40℃～+85℃；

板载256M×8bit NAND Flash。采用SAMSUNG公司的K9F2G08U0B-PIB00，工作温度：-40℃～+85℃；

板载1M×16bit NOR Flash。采用AMD公司的AM29LV160DB-90EI，工作温度：-40℃～+85℃；

32位PCI总线主设备控制器，33MHz。采用Altera公司的EP3C16Q240I8N，工作温度：-40℃～+100℃；

1个10Mbit以太网RJ-45接口。采用CIRRUS LOGIC公司的CS8900A-IQ3，工作温度：-40℃～+85℃；

1路USB 2.0Host接口；

2路5线RS422串口；

1路5线RS242串口；

1路差分信号输出口，RS422电平；

1路I2C总线接口；

16路可编程数字I/O口，其中8路为输入，8路为输出；

JTAG调试接口。

如图3所示，I/O模块原理框图。IOC模块IOC-S1具有的硬件资源和接口如下：

16路5V电平的输入输出接口，接口芯片采用SN74ALVC164245DGG；

32位PCI总线从设备控制器，33MHz。采用Altera公司的EP3C16Q240I8N，工作温度：-40℃～+100℃。

如图4所示，表示A/D模块原理框图，A/D模块ZLC-S1具有的硬件资源和接口如下：

单端56路、差分28路电压信号输入，采样率115ksp，14bit(采用MAX1032BEUG)；

单端电压输入范围：0～+6V，-6V～0，0～+12V，-12V～0，±3V，±6V，±12V；

差分电压输入范围：±6V，±12V，±24V；

32位PCI总线从设备控制器，33MHz。采用Altera公司的EP3C16Q240I8N，工作温度：-40℃～+100℃；

板载64M×16bit SDRAM内存，时钟频率最高133MHz。采用MICRON公司MT48LC32M16A2P-75IT，工作温度：-40℃～+85℃；

灵活的中断配置。

如图5所示，表示RS-422串口通信模块原理框图，RS422通信模块RS422-S1具有的硬件资源和接口如下：

8路RS422接口，接口芯片采用MAXIM公司的MAX3490EESA，最大数据传输率12Mbps，工作温度：-40℃～+85℃；

32位PCI总线从设备控制器，33MHz。采用Altera公司的EP3C16Q240I8N，工作温度：-40℃～+100℃；

RS422差分电平、串口通讯可配置；

波特率9600、19200、38400、115200可选择设置。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种时序控制器仿真测试设备，其特征在于，包括：

地面测试设备、上位机、直流电源以及DFC-4转接盒；

所述上位机与地面测试设备通过网线相连；

所述直流电源分别与地面测试设备、DFC-4转接盒相连；

DFC-4转接盒与地面测试设备相连。

2.根据权利要求1所述的时序控制器仿真测试设备，其特征在于，所述地面测试设备包括：ARM控制模块ARM9-S1、指令采集模块ZLC-S1、数字I/O模块IOC-S1、RS-422通信模块RS422-S1、电源模块DFS-DC404G-HT、信号背板DFS-DB-S1以及机箱。

3.根据权利要求2所述的时序控制器仿真测试设备，其特征在于，所述ARM控制模块ARM9-S、指令采集模块ZLC-S1、数字I/O模块IOC-S1、指令采集模块ZLC-S1、RS-422通信模块RS422-S1以及电源模块分别通过接插件连接在信号背板DFS-DB-S1并安装于机箱上。

4.根据权利要求3所述的时序控制器仿真测试设备，其特征在于，所述直流电源与ARM控制模块相连。

5.根据权利要求2所述的时序控制器仿真测试设备，其特征在于，所述ARM控制模块包括如下硬件资源和接口：

板载32M×32bit SDRAM内存；

板载256M×8bit NAND Flash；

板载1M×16bit NOR Flash；

32位PCI总线主设备控制器；

1个10Mbit以太网RJ-45接口；

1路USB 2.0Host接口；

2路5线RS422串口；

1路5线RS242串口；

1路差分信号输出口，RS422电平；

1路I2C总线接口；

16路可编程数字I/O口；

JTAG调试接口。

6.根据权利要求2所述的时序控制器仿真测试设备，其特征在于，所述数字I/O模块IOC-S1包括如下硬件资源和接口：

16路5V电平的输入输出接口；

32位PCI总线从设备控制器。

7.根据权利要求2所述的时序控制器仿真测试设备，其特征在于，所述指令采集模块ZLC-S1包括如下硬件资源和接口：

单端56路、差分28路电压信号输入；

单端电压输入范围：0～+6V，-6V～0，0～+12V，-12V～0，±3V，±6V，±12V；

差分电压输入范围：±6V，±12V，±24V；

32位PCI总线从设备控制器；

板载64M×16bit SDRAM内存。

8.根据权利要求2所述的时序控制器仿真测试设备，其特征在于，所述RS-422通信模块RS422-S1包括如下硬件资源和接口：

8路RS422接口；

32位PCI总线从设备控制器。

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