基于ARM7核的線纜自動測試儀的設(shè)計實現(xiàn)

1 引言

在現(xiàn)代裝甲通信指揮裝備中，功能強大、控制精確、運行可靠的裝備，均由越來越多的電子分機、部件通過密集的線纜、線束、網(wǎng)絡(luò)連接而成。

線纜、網(wǎng)絡(luò)連接的正確性和可靠性，在保障整個電子系統(tǒng)可靠運行中起了重要的作用。對復(fù)雜線纜、線束、網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)通、絕緣等指標的自動測試和檢驗，是線纜裝配、生產(chǎn)過程中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的低壓、低電流的手工、半自動測試，已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代高可靠電子設(shè)備生產(chǎn)的需要。

目前裝甲通信指揮裝備的線纜檢測，均采用傳統(tǒng)的、落后的手工檢測方式，用三用表、蜂鳴器及自制簡單的測試臺檢測通斷。手工檢測方法存在不能克服的許多缺陷，已不能滿足大批量、高精度、高可靠性線纜檢測的要求：

(1)1人或2人配合逐點檢測，效率低、速度慢、工作量大、精細、繁瑣、枯燥、易疲勞，需對照圖紙、接線表、芯線號，極易造成漏檢、錯檢。

(2)只能檢測通路，不能在數(shù)十芯線纜中檢測出短路(即錯接、多接)。

(3)一般只檢測通斷，不檢測導(dǎo)通電阻，不能查出接觸不良、不可靠的接點。

基于上述原因，目前急需研制一種能進行自動測最裝甲通信指揮裝備電纜的專用檢測設(shè)備。

2 系統(tǒng)設(shè)計原理

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

各部分功能塊功能如下：

2.1 PC機

PC機的主要功能是內(nèi)置"電纜管理系統(tǒng)"，包括：電纜型號、規(guī)格，插座型號規(guī)格、電纜型譜等，以及測試檢測結(jié)果的存貯與分析等功能。

2.2 主機

主機中存有從"電纜管理系統(tǒng)"通過串口下載的所測電纜的型譜，最多可存150種電纜的型譜，測試時不需與PC機相聯(lián)，顯示方式采用320×240寬溫LCD顯示屏。測試時主機通過無線按被選中的被測電纜的型譜向從機發(fā)送測試命令，主機與從機實時配合完成測量。

2.3 從機

從機由程控開關(guān)矩陣及負載組成，接收主機的測試命令。

2.4 電纜專用轉(zhuǎn)換接頭

電纜專用轉(zhuǎn)換接頭是將被測電纜通過該轉(zhuǎn)換接頭分別與主機和從機連接，完成測量，每一種被測電纜需要定制一對轉(zhuǎn)換接頭。

3 系統(tǒng)平臺上的硬件系統(tǒng)

主機由主控單元、收發(fā)單元、開關(guān)矩陣、顯示與鍵盤、電源等組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.1 LH79520簡介

LH79520是基于32位ARM7核的一體化系統(tǒng)集成芯片(SoC)，他包括一個由ARM公司設(shè)計的32位ARM7TDMI RISC處理器核，Cache RAM，一個寫緩沖以及存儲管理單元。具有低功耗、高性能的特點。

3.2 顯示控制板框圖

顯示控制板框圖如圖3所示。

顯示與鍵盤控制系統(tǒng)由CPU、顯示、鍵盤、RS 232接口及數(shù)據(jù)交換組成。其中CPU為LH79520，為了滿足儲存部分數(shù)據(jù)的需要而使用了32 kB的E2PROM作為數(shù)據(jù)存儲器來存儲部分測試結(jié)果。顯示部分采用了OKI公司的MSM6255作為顯示控制器，外接32 kB的RAM作為顯示數(shù)據(jù)的存儲器，MSM6255產(chǎn)生的行同步信號、場同步信號、顯示數(shù)據(jù)被送往EL顯示屏。鍵盤部分用8279作鍵盤控制器。為實現(xiàn)外接計算機對儀器的控制，系統(tǒng)中使用廠MAX202作為接口電平轉(zhuǎn)換控制，以RS 232接口與外部連緩。

3.3 從機框圖

從機框圖如圖4所示。收發(fā)模塊采用以nrf401單片收發(fā)模塊為核心加上外圍電路所構(gòu)成，工作頻率為133.92 MHz，調(diào)制方式為FSK，最大傳輸速率20 kb/s。內(nèi)置天線，最大直線傳輸距離為100 m。

4 系統(tǒng)平臺上的軟件系統(tǒng)

4.1 通斷測試算法設(shè)計

4.1.1 建立端口關(guān)系矩陣

端口關(guān)系矩陣設(shè)計如表1所示。

注：(1)該矩陣用于芯和端口的對應(yīng)關(guān)系描述;

(2)N=61：

(3)該矩陣對應(yīng)電纜型譜;

(4)上三角陣有效，包括對角線;

(5)0：表示不連接;1：表示連接;X：表示無效。

4.1.2 建立線纜關(guān)系矩陣

注：(1)該矩陣用于短路判斷(結(jié)果寫入表2)和部分通路判斷(結(jié)果寫入表3);

(2)M為電纜最大芯數(shù)(2≤M≤61);

(3)上三角陣有效，不包括對角線;

(4)0：表示無效;

(5)X初始為0;X=3短;X=4測量失敗(無線通信出錯)。

4.1.3 短路測量

從線纜關(guān)系矩陣的第一行開始，逐行掃描上三角陣。

測量過程中，若結(jié)果為短路，置X=3，若結(jié)果為測量失敗，置X=4，繼續(xù)。

掃描測量過程中，若結(jié)果為通，將通的兩芯LX和HY中的芯號對應(yīng)基準測量列表的列號做變換。

基準測量列表(表3)列號：

[LX]=LX;[LY]=HY

置基準測量列表列號[LX]和[LY]的狀態(tài)X=1，繼續(xù)X=1逐行掃描上三角陣。

基準芯定義：任意兩芯測量為通的其中一芯為基準芯。

該列表用于通和斷結(jié)果的存儲。

X初始為0;X=1為通;X=2為斷;X=4測量失敗(無線通信出錯)。

掃描表3找基準芯，若全部X為0則線纜全部為斷;若X為1則將對應(yīng)的LX列號作為基準芯。

用基準芯去判斷表3中X為0的芯，若為通，置X=1;若為斷，置X=2;若為測量失敗，置X=4。

4.1.4 電纜通斷測量的處理流程

5 結(jié) 語

通斷儀可對2～60芯以內(nèi)的專用電纜進行自動測量，主要特點有：

(1)自動、快速榆測電纜通斷，750點/s測試速度使數(shù)十芯的復(fù)雜線纜能在數(shù)秒中完成通斷檢測。

(2)自動分組排列組合短路測試，檢測出所有可能存在的短路錯誤(即錯接、多接)。

(3)程序控制自動測試過程，可隨時多次檢測線纜，便于質(zhì)量管理，大大提高工作效率。

(4)檢測出接點電阻微小變化，查出接觸不良、導(dǎo)線芯線斷股、并聯(lián)線漏接等質(zhì)量隱患。

(5)使用方便.只需單人操作，人機界面友好，手持式檢測設(shè)備，超低功耗。

(6)可存貯512種電纜的型譜，型潛輸入可通過通信接口從PC機中下載，測量結(jié)果可以存貯，并傳送至管理系統(tǒng)。