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摘 要：本文简要分析了某机载任务机的测试需求，介绍了一种基于VXI总线的自动测试系统。在LabVIEW开发环境下，进行了测试软件的设计。应用表明，该自动测试系统实现了对机载任务机的现场测试，降低了操作复杂度，提高了测试精度。
关键词：自动测试系统；VXI；LabVIEW
中图分类号：TP274；V247.1
在现代战争中，作战飞机需要高效、可靠的保障装备对其进行测试及维护。由于现有的测试设备操作复杂、可靠性差，且测试效率较低，因此就对新的测试设备研制提出了更高要求。
自动测试系统（Automatic Test System）始于20世纪50年代中期，经历了专用测试系统（第一代）、积木式自动测试系统（第二代，基于GPIB总线，由程控台式仪器组成）和模块化自动测试系统（第三代，基于VXI、PXI等总线，由模块化的仪器组成）三代。本文从工程角度出发，介绍了一种基于第三代技术的机载任务机自动测试系统，并详述了其硬件及软件的设计与实现。
1 测试需求分析
机载任务机是飞机航电系统的控制和管理核心，主要实现航电系统的通信管理、任务计管理、语音告警、综合显示管理及飞行员接口控制等。任务机的待测项目包括CPU自测试、离散量输入、离散量输出、模拟量输入、1553B总线、RS422总线、视频切换、语音告警、电源拉偏及整机功耗等。
2 硬件产品结构
根据任务机的测试需求，自动测试系统采用通用的VXI总线结构，以VXI测试设备为主，辅以控制设备等其它设备，主要的功能块有：
2.1 VXI系统：采用VXI标准总线，根据任务机测试的最大需求，选用标准的测试模块和机箱进行集成，主要包括离散量输入/输出模块、模拟量输出模块、RS422通讯模块、1553B通讯模块及切换矩阵开关等。各个VXI模块在机箱中通过VXI总线相连，受工控机测试软件的控制，为被测件提供激励信号并采集相应的响应信号；
2.2 控制设备：采用先进的工控机对各个设备进行控制。工控机内选用IEEE- 1394型零槽控制器模块，可直接将工控机和VXI 系统连接，实现对各种测试模块的控制与配置。工控机还具有GPIB接口和Fireware接口，均使用PCI总线板卡，分别用于工控机与程控电源、示波器，及与VXI系统之间的通讯；
2.3 接口适配器：包括接收器和固定器两部分。在接收器插件上有高频、低频、信号、电源和功率等各种插针组成的插针阵列，一端用于连接适配器插件，另一端连接到被测件，具有可靠性高、灵活性强及保护性好的特点；
2.4 视频显示控制设备：包括视频信号发生器、视频转换盒及多功能显示器（MFD）等，分别提供被测件的视频信号输入源、视频信号格式转换及视频输出终端；
2.5 测量设备：用于测量被测件的直流电压、直流电流及电阻，还可用于被测件特殊输出信号的测量，主要包括示波器和万用表；
2.6 供电设备：主要由为任务机供电的+28V电源和测试使用的+5V电源组成，均使用直流程控电源。还包括为系统紧急供电的不间断电源（UPS），可让用户在系统突然断电时有充分时间下电，保证被测件和自动测试系统的设备安全；
2.7 断点板：自动测试系统和被测件接口上的一个分支点，主要用于系统维护、检测测试设备的信号连接以及被测件关键信号测量等，且对断点板的测量点进行操作时不会影响被测件及自动测试系统的正常运行；
2.8 测试电缆：实现自动测试系统与被测件的电气连接。
自动测试系统的硬件组成如图1所示。
3 工作原理
根据机载任务机的实际功能划分，自动测试系统的测试项目应包括以下几个部分：
3.1 CPU自测试：测试应用软件向被测件的CPU模块发送自测试指令，CPU模块进行自检后将结果显示在工控机的屏幕上；
3.2 离散量输入：系统分别为被测件的每个离散量通道注入信号，同时启动接口读周期，读取各输入离散量经TTL转换后所对应的数据来检查离散量输入通道的正确性；
3.3 离散量输出：系统向被测件发送离散量输出指令，系统读取离散量输出值来检查离散量输出通道的正确性；
3.4 模拟量输入：系统向被测件输入电压模拟量，并将被测件采集的数据与注入的数据比较判定转换正确性及转换的精度。仿真卡输出的电压值可动态显示，方便测试者判定模拟量测试的正确性；
3.5 1553B总线：由系统的1553B仿真卡向被测件的MBI模块发送上/下网指令，并仿真它机设备向被测件发送数据包，被测件接收到后再回送至自动测试系统以判断通信是否正确；
3.6 RS422总线：由系统的RS422仿真卡仿真它机设备与被测件进行握手，根据被测件的请求发送命令字及数据包，被测件接收到后再回送至自动测试系统，并判断通信是否正确；
3.7 视频切换：视频信号自动测试系统的视频信号发生器提供，通过被测件的視频矩阵切换后，信号输出至自动测试系统的监视器和MFD来显示，由操作者观察显示图像的正确性；
3.8 语音告警：系统向被测件发送语音播放指令，被测件将语音信号输出至自动测试系统的音箱，由操作人员听取结果并验证正确性。同时语音信号连接至示波器输入，可以观测语音信号的电压幅值；
3.9 电源拉偏：自动测试系统通过GPIB可自动调整+28V电源输出，通过工控机显示器观测被测件的上电自检结果是否正确；
3.10 整机功耗：系统通过GPIB读取被测件正常工作时的电流值，该读数乘以28之后将结果显示在工控机上。
整个测试流程由工控机中的测试应用软件控制，测试完成后可生成测试数据或测试报表。 4 软件设计
机载任务机自动测试系统软件分为系统软件、测试应用软件及自检测软件。主要有：
4.1 系统软件：包括工控机中安装的Windows XP操作系统及各VXI模块的设备驱动程序，主要包括RS422仿真卡、1553B仿真卡、GPIB设备、D/A板卡、数字I/O转换设备的驱动程序等；
4.2 测试软件：主要实现测试管理、数据管理和系统帮助等功能，由LabVIEW工具进行开发。测试管理用来测试系统综合能力，通过向目标机发送模拟数据和指令，目标机运行真实的应用软件，判断能否正常工作来完成系统测试，包括测试项目选择、参数设置、仪器控制、數据采集和处理、波形输出、分析和显示等功能，是整个测试系统的核心；数据管理实现对测试数据的管理和维护，生成测试结果的报表和数据回调；系统帮助用于对用户进行系统介绍及操作指导；
4.3 自检测软件：用于对自动测试系统的硬件资源进行全面测试，确保该系统的正常运行，主要分为VXI总线测试、仪器自检测及电缆回绕测试。其中通过VXI总线测试可通过软件调用VXI模块自带的自检函数来实现；仪器自检可通过GPIB或LAN向仪器发送自检指令，并回读检测结果实现；电缆回绕测试由软件操作矩阵开关完成电缆的通断测试。
软件结构框图如图2所示。
图2 软件结构图
自动测试系统上电后，自检测软件首先进行系统硬件初始化，检查VXI总线模块是否连接正常。如果自检测不通过，则显示出未通过自检的模块；如果自检通过，则跳出登陆界面，输入用户名、密码及被测件号，登录测试应用软件主界面。进入主界面后，用户选择要操作的项目，测试软件进入相应项目的执行界面。在用户完成所有的测试后，测试应用软件进行数据收集，并将测试结果显示在屏幕上，也可输出至打印机。自动测试系统的测试界面如图3所示。
图3 测试应用软件界面
5 结束语
本文介绍的基于VXI 总线的自动测试系统，已成功应用在部队武器装备保障设备中，实现了对机载任务机高效、准确的测试。实践表明，其具有操作简便、工作稳定、测试精度高、软件界面简洁等优点，并能实时显示测试数据及打印报告。该自动测试系统的应用，降低测试人员的工作强度，有效地提高了测试精度、速度和自动化水平。
参考文献
[1]刘正升，万程亮，蒋志忠.自动测试系统中新技术的发展及应用[J].中国测试，2009，35（4）.
[2]赵大鹏，刘泽乾.基于VXI总线的空空导弹发控平台测试系统设计[J].计算机测量与控制，2008，16（1）：78-79.
[3]李林，赵明莉.某机载显示处理机测试设备设计与实现[J].测控技术，2012，31（8）.
作者简介：高杨（1980.12-），男，陕西榆林人，学士学位，工程师，研究方向：计算机硬件设计。
作者单位：中国航空计算技术研究所，西安 710119
关键词：自动测试系统；VXI；LabVIEW
中图分类号：TP274；V247.1
在现代战争中，作战飞机需要高效、可靠的保障装备对其进行测试及维护。由于现有的测试设备操作复杂、可靠性差，且测试效率较低，因此就对新的测试设备研制提出了更高要求。
自动测试系统（Automatic Test System）始于20世纪50年代中期，经历了专用测试系统（第一代）、积木式自动测试系统（第二代，基于GPIB总线，由程控台式仪器组成）和模块化自动测试系统（第三代，基于VXI、PXI等总线，由模块化的仪器组成）三代。本文从工程角度出发，介绍了一种基于第三代技术的机载任务机自动测试系统，并详述了其硬件及软件的设计与实现。
1 测试需求分析
机载任务机是飞机航电系统的控制和管理核心，主要实现航电系统的通信管理、任务计管理、语音告警、综合显示管理及飞行员接口控制等。任务机的待测项目包括CPU自测试、离散量输入、离散量输出、模拟量输入、1553B总线、RS422总线、视频切换、语音告警、电源拉偏及整机功耗等。
2 硬件产品结构
根据任务机的测试需求，自动测试系统采用通用的VXI总线结构，以VXI测试设备为主，辅以控制设备等其它设备，主要的功能块有：
2.1 VXI系统：采用VXI标准总线，根据任务机测试的最大需求，选用标准的测试模块和机箱进行集成，主要包括离散量输入/输出模块、模拟量输出模块、RS422通讯模块、1553B通讯模块及切换矩阵开关等。各个VXI模块在机箱中通过VXI总线相连，受工控机测试软件的控制，为被测件提供激励信号并采集相应的响应信号；
2.2 控制设备：采用先进的工控机对各个设备进行控制。工控机内选用IEEE- 1394型零槽控制器模块，可直接将工控机和VXI 系统连接，实现对各种测试模块的控制与配置。工控机还具有GPIB接口和Fireware接口，均使用PCI总线板卡，分别用于工控机与程控电源、示波器，及与VXI系统之间的通讯；
2.3 接口适配器：包括接收器和固定器两部分。在接收器插件上有高频、低频、信号、电源和功率等各种插针组成的插针阵列，一端用于连接适配器插件，另一端连接到被测件，具有可靠性高、灵活性强及保护性好的特点；
2.4 视频显示控制设备：包括视频信号发生器、视频转换盒及多功能显示器（MFD）等，分别提供被测件的视频信号输入源、视频信号格式转换及视频输出终端；
2.5 测量设备：用于测量被测件的直流电压、直流电流及电阻，还可用于被测件特殊输出信号的测量，主要包括示波器和万用表；
2.6 供电设备：主要由为任务机供电的+28V电源和测试使用的+5V电源组成，均使用直流程控电源。还包括为系统紧急供电的不间断电源（UPS），可让用户在系统突然断电时有充分时间下电，保证被测件和自动测试系统的设备安全；
2.7 断点板：自动测试系统和被测件接口上的一个分支点，主要用于系统维护、检测测试设备的信号连接以及被测件关键信号测量等，且对断点板的测量点进行操作时不会影响被测件及自动测试系统的正常运行；
2.8 测试电缆：实现自动测试系统与被测件的电气连接。
自动测试系统的硬件组成如图1所示。
3 工作原理
根据机载任务机的实际功能划分，自动测试系统的测试项目应包括以下几个部分：
3.1 CPU自测试：测试应用软件向被测件的CPU模块发送自测试指令，CPU模块进行自检后将结果显示在工控机的屏幕上；
3.2 离散量输入：系统分别为被测件的每个离散量通道注入信号，同时启动接口读周期，读取各输入离散量经TTL转换后所对应的数据来检查离散量输入通道的正确性；
3.3 离散量输出：系统向被测件发送离散量输出指令，系统读取离散量输出值来检查离散量输出通道的正确性；
3.4 模拟量输入：系统向被测件输入电压模拟量，并将被测件采集的数据与注入的数据比较判定转换正确性及转换的精度。仿真卡输出的电压值可动态显示，方便测试者判定模拟量测试的正确性；
3.5 1553B总线：由系统的1553B仿真卡向被测件的MBI模块发送上/下网指令，并仿真它机设备向被测件发送数据包，被测件接收到后再回送至自动测试系统以判断通信是否正确；
3.6 RS422总线：由系统的RS422仿真卡仿真它机设备与被测件进行握手，根据被测件的请求发送命令字及数据包，被测件接收到后再回送至自动测试系统，并判断通信是否正确；
3.7 视频切换：视频信号自动测试系统的视频信号发生器提供，通过被测件的視频矩阵切换后，信号输出至自动测试系统的监视器和MFD来显示，由操作者观察显示图像的正确性；
3.8 语音告警：系统向被测件发送语音播放指令，被测件将语音信号输出至自动测试系统的音箱，由操作人员听取结果并验证正确性。同时语音信号连接至示波器输入，可以观测语音信号的电压幅值；
3.9 电源拉偏：自动测试系统通过GPIB可自动调整+28V电源输出，通过工控机显示器观测被测件的上电自检结果是否正确；
3.10 整机功耗：系统通过GPIB读取被测件正常工作时的电流值，该读数乘以28之后将结果显示在工控机上。
整个测试流程由工控机中的测试应用软件控制，测试完成后可生成测试数据或测试报表。 4 软件设计
机载任务机自动测试系统软件分为系统软件、测试应用软件及自检测软件。主要有：
4.1 系统软件：包括工控机中安装的Windows XP操作系统及各VXI模块的设备驱动程序，主要包括RS422仿真卡、1553B仿真卡、GPIB设备、D/A板卡、数字I/O转换设备的驱动程序等；
4.2 测试软件：主要实现测试管理、数据管理和系统帮助等功能，由LabVIEW工具进行开发。测试管理用来测试系统综合能力，通过向目标机发送模拟数据和指令，目标机运行真实的应用软件，判断能否正常工作来完成系统测试，包括测试项目选择、参数设置、仪器控制、數据采集和处理、波形输出、分析和显示等功能，是整个测试系统的核心；数据管理实现对测试数据的管理和维护，生成测试结果的报表和数据回调；系统帮助用于对用户进行系统介绍及操作指导；
4.3 自检测软件：用于对自动测试系统的硬件资源进行全面测试，确保该系统的正常运行，主要分为VXI总线测试、仪器自检测及电缆回绕测试。其中通过VXI总线测试可通过软件调用VXI模块自带的自检函数来实现；仪器自检可通过GPIB或LAN向仪器发送自检指令，并回读检测结果实现；电缆回绕测试由软件操作矩阵开关完成电缆的通断测试。
软件结构框图如图2所示。
图2 软件结构图
自动测试系统上电后，自检测软件首先进行系统硬件初始化，检查VXI总线模块是否连接正常。如果自检测不通过，则显示出未通过自检的模块；如果自检通过，则跳出登陆界面，输入用户名、密码及被测件号，登录测试应用软件主界面。进入主界面后，用户选择要操作的项目，测试软件进入相应项目的执行界面。在用户完成所有的测试后，测试应用软件进行数据收集，并将测试结果显示在屏幕上，也可输出至打印机。自动测试系统的测试界面如图3所示。
图3 测试应用软件界面
5 结束语
本文介绍的基于VXI 总线的自动测试系统，已成功应用在部队武器装备保障设备中，实现了对机载任务机高效、准确的测试。实践表明，其具有操作简便、工作稳定、测试精度高、软件界面简洁等优点，并能实时显示测试数据及打印报告。该自动测试系统的应用，降低测试人员的工作强度，有效地提高了测试精度、速度和自动化水平。
参考文献
[1]刘正升，万程亮，蒋志忠.自动测试系统中新技术的发展及应用[J].中国测试，2009，35（4）.
[2]赵大鹏，刘泽乾.基于VXI总线的空空导弹发控平台测试系统设计[J].计算机测量与控制，2008，16（1）：78-79.
[3]李林，赵明莉.某机载显示处理机测试设备设计与实现[J].测控技术，2012，31（8）.
作者简介：高杨（1980.12-），男，陕西榆林人，学士学位，工程师，研究方向：计算机硬件设计。
作者单位：中国航空计算技术研究所，西安 710119