高度集成化1553B電纜測(cè)試系統(tǒng)解析

?。?.珠海歐比特控制工程股份有限公司，珠海，519080；2. 珠海歐比特控制工程股份有限公司，珠海，519080）
　　摘 要：MIL-STD-1553B總線以其高可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性等優(yōu)點(diǎn)，一直廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代航空、航天、兵器等重要領(lǐng)域。其中作為物理載體的1553B總線電纜，在實(shí)際生產(chǎn)以及使用過程中，其物理及電氣性能的評(píng)估顯得尤為重要。本文闡述了一種高度集成化的1553B電纜測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了1553B總線電纜所需檢驗(yàn)項(xiàng)目的自動(dòng)化、高效化測(cè)試。
　　Title title
　　Dong Wenyue1，Pan Yongjiang2
　　（1.Zhuhai Orbita Control Engineering Co.， Ltd， Zhuhai， 519080; 2. Zhuhai Orbita Control Engineering Co.， Ltd， Zhuhai， 519080）
　　Abstract： bus With its high reliability， real-time， flexibility and other advantages， MIL-STD-1553B has been widely applied in modern aviation， aerospace， weapons and other important fields. In the actual process of production and use， the physical and electrical performance evaluation of the MIL-STD-1553B cable is particularly important. This paper describes the 1553B cable test system a high degree of integration， to achieve the automation required inspection item 1553B bus cable， high efficiency test.
　　Keywords： MIL-STD-1553B cable; Integration; Test equipment
　　作為當(dāng)前航空航天電子設(shè)備首選的數(shù)據(jù)總線， 1553B 總線電纜網(wǎng)絡(luò)的可靠性直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，總線故障甚至?xí)斐呻y以估計(jì)的損失，因此電纜網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)加工、系統(tǒng)組裝前、使用維護(hù)等各環(huán)節(jié)的檢測(cè)是對(duì)使用1553B總線的整個(gè)系統(tǒng)可靠性的最基本的保障。
　　1 需求分析
　　傳統(tǒng)的1553B電纜網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的全面測(cè)試，包含了靜態(tài)電氣性能測(cè)試、動(dòng)態(tài)信號(hào)波形測(cè)試，需要用到萬用表、特性阻抗分析儀、示波器、信號(hào)發(fā)生器、絕緣耐壓測(cè)試儀等設(shè)備，整個(gè)測(cè)試過程十分繁瑣，對(duì)測(cè)試人員要求高，耗時(shí)相當(dāng)長(zhǎng)，效率極低。一種高度集成化的電纜測(cè)試系統(tǒng)，是集成了上述儀器儀表功能的智能化測(cè)試系統(tǒng)，整個(gè)過程全自動(dòng)完成，無須人工干預(yù)，最終形成詳細(xì)的測(cè)試分析報(bào)告，可大大提高測(cè)試效和可靠性。
　　2 總體設(shè)計(jì)方案
　　為能夠適應(yīng)內(nèi)場(chǎng)和外場(chǎng)的測(cè)試場(chǎng)地以及運(yùn)輸?shù)姆奖?，本系統(tǒng)采用一體化便攜型機(jī)箱結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)主控制處理單元，1553B總線測(cè)試專用單元，測(cè)量采集模塊，測(cè)試接口單元。
　　
　　圖1高度集成化1553B電纜測(cè)試系統(tǒng)的組成
　　主控單元采用嵌入式平板電腦，其豐富的外設(shè)可滿足擴(kuò)展各個(gè)系統(tǒng)模塊的要求，可安裝Windows XP操作系統(tǒng)。1553B總線測(cè)試專用單元基于FPGA設(shè)計(jì)，主板控制處理器、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試用的1553B總線控制器全部集成在FPGA內(nèi)部，集成度高，體積小，達(dá)到便攜式設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)信號(hào)激勵(lì)源以及1553B協(xié)議通訊等。數(shù)據(jù)采集模塊采用基于USB計(jì)，負(fù)責(zé)對(duì)總線上的數(shù)據(jù)信號(hào)的采集和對(duì)總線物理性能測(cè)量等，傳輸?shù)街骺貑卧M(jìn)行分析處理。測(cè)試接口單元能實(shí)現(xiàn)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)接入的的繼電器矩陣模塊，是線纜與總線測(cè)試專用單元的橋梁。
　　2 硬件設(shè)計(jì)
　　2.1 主控單元
　　主控單元采用的是嵌入式工業(yè)級(jí)平板計(jì)算機(jī)，搭載觸摸液晶顯示屏，可安裝Windows XP操作系統(tǒng)系統(tǒng)，具有多個(gè)USB、RS232、WLAN接口，為設(shè)計(jì)友好的人機(jī)交互界面提供了條件。
　　2.2 測(cè)量采集單元
　　測(cè)量采集單元選用的是基于USB接口的測(cè)量采集模塊，其中內(nèi)部已固定嵌入U(xiǎn)SB型的數(shù)字示波器和USB型數(shù)字萬用表模塊，外部可根據(jù)需求擴(kuò)展USB型或串口型通訊的測(cè)試設(shè)備，例如絕緣電阻測(cè)試儀、介質(zhì)耐壓測(cè)試儀等。其中數(shù)字示波器具有以下性能，帶寬200MHz，采樣速率高達(dá)1 GS/s；支持2通道輸入；存儲(chǔ)深度為32Mpts；垂直分辨率8位 ；緊湊的便攜式結(jié)構(gòu)；最大輸入CAT 130Vrms， 42Vpk。 數(shù)字萬用表具有以下性能，分辨率位數(shù)為6為半， 2線或4線的電阻測(cè)量，測(cè)量范圍位0-10MΩ。
　　2.3 總線測(cè)試單元
　　總線測(cè)試單元是基于FPGA設(shè)計(jì)，其主板的原理框圖如圖2所示?？偩€測(cè)試單元主板搭載的核心是一款大容量的FPGA，其中內(nèi)嵌歐比特公司的高可靠嵌入式處理器S698 IP核作為主控SOC，同時(shí)內(nèi)部集成了電纜網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和終端設(shè)備功能測(cè)試用的1553B總線控制器，配合外圍接口模塊，實(shí)現(xiàn)了USB 接口、RS232接口 、1553B 電纜網(wǎng)絡(luò)測(cè)試控制模塊以及1553B 終端設(shè)備控制模塊的功能。其 S698 IP 核是一款可裁減的基于AMBA總線架構(gòu)的內(nèi)核，帶有豐富的外設(shè)，特點(diǎn)如下：
　　● 帶 IU/FPU 單元，支持 5級(jí)流水 ；
　　● 帶有內(nèi)存控制器，可以外接 SRAM
　　/PROM/SDRAM；
　　● 帶有中斷控制器；
　　● 帶有 2 個(gè) UART 串口；
　　● 帶有 2 個(gè)內(nèi)部定時(shí)器；
　　● 帶有 GPIO 接口；
　　1553B總線控制器 IP核是歐比特公司專 門為航空、航天測(cè)控網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備開發(fā)的符合MIL -STD -1553B協(xié)議的總線控制器模塊。該模塊內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了1553B總線協(xié)議處理器和總線數(shù)據(jù)收發(fā)器，可以完成總線控制器、遠(yuǎn)程終端和總線監(jiān)視器三種總線設(shè)備的功能。此處使用的1553B內(nèi)核是集成了2個(gè)OBT1553B的功能，從而實(shí)現(xiàn)具有獨(dú)立兩路1553B功能的總線控制器。同時(shí)內(nèi)核內(nèi)置了32K X 16Bit靜態(tài)存儲(chǔ)器，靜態(tài)存儲(chǔ)器容量可根據(jù)需要修改。