基于DSP的分組件自動測試系統(tǒng)的硬件設計

摘要：本文主要介紹了一種數字化仿真測試板的設計及其實現，在設計中使用了以太網總線,利用DSP和FPGA組合的方式,有效地滿足了本測試系統(tǒng)速度快,可靠性高的要求。實驗證明了該方案的實用性和有效性。
關鍵詞：仿真測試板；分組件；數字信號處理器

1 引言

    分組件測試系統(tǒng)是某型導彈總裝廠飛行控制組件生產線上的一個重要測試設備，完成分組件的在模擬運行狀態(tài)下的功能測試任務，確定分組件是否滿足設計質量要求，給出測試結論和測試報告。

2 測試系統(tǒng)的總體框圖

    分組件測試系統(tǒng)是一個由工控計算機通過PCI總線控制的自動測試設備。根據系統(tǒng)的測試要求，本系統(tǒng)總體結構設計由測試機柜（含顯示儀表、操作開關等）、測試主機、模擬信號隔離調理板、數字信號隔離驅動板、電源控制板、17`液晶顯示器、打印機、電源、連接電纜、工裝夾具等設備組成。

圖1  測試系統(tǒng)總體框圖

      限于篇幅,本文中僅介紹其中自制的仿真測試板電路。原理框圖如圖2所示。

圖2 仿真測試板原理框圖

3 測試計算機硬件結構設計說明

    對分組件的主要測試流程必須在8ms之內完成，對系統(tǒng)的測量速度具有極高的要求。系統(tǒng)主要從硬件和軟件兩個方面來保證測量速度要求。

    首先采用基于PCI的總線結構，利用自制和采購的各種功能板卡來構造系統(tǒng)測試計算機；其次在系統(tǒng)結構設計上，盡量使測試任務分散化，使時間復用，從而達到快速測量的目的。

    基于此原因，本系統(tǒng)設計采用CPU板，仿真測試板及各種功能板卡構成的測試計算機系統(tǒng)。其中以太網接口的仿真測試板由DSP TMS320F206為控制核心,在測試主機的控制和協(xié)調下可以相對獨立地完成飛控計算機、脈沖發(fā)生器、一次性指令輸入輸出、掛架代碼、中斷測試等任務。其它測試任務由其它功能板卡來實現。此種硬件結構可大大提高系統(tǒng)地整體測量速度，滿足系統(tǒng)的測量要求和時間要求。

4 DSP軟件設計

    DSP數字信號處理器采用TI公司的TMS320F206芯片，它做為與分組件進行數據通信的主要通路,負責對分組件的信號激勵(寫入)和數據采集(讀出)，涉及到大部分的測試工作內容，其軟件設計的好壞將影響到系統(tǒng)測試功能的良好實現，測試性能的提高及測試實時性的保障。

    本測試程序是在TI公司的CC2000集成調試環(huán)境下開發(fā)，主要采用標準C開發(fā)，其中嵌有部分匯編程序，采用結構化編程，將整個測試流程分割成若干相對獨立的模塊，提高了程序的通用性，可讀性和可靠性。整個程序的組成結構如圖3所示：

圖3  程序組成結構

   主程序模塊負責測試程序的調用，測試程序模塊則負責完成各項具體的測試任務，上位機通信接口模塊負責接收上位機發(fā)來的各種測試指令和參數，同時將測試的結果按規(guī)定的格式回送給上位機，中斷處理模塊處理上位機中斷和分組件中斷。

1)      主程序模塊

    主程序模塊提供整個測試過程的框架，負責整個軟件的初始化、程序調用、中斷響應等功能，協(xié)調整個測試過程的運行。主程序的工作流程如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

2）中斷模塊

    本系統(tǒng)共響應兩類中斷事件：

1．網絡事件中斷

2．遙測數據滿中斷

    網絡事件中斷為RTL8019產生的中斷信號，為了能及時響應上位機發(fā)送的網絡數據，本系統(tǒng)將網絡事件中斷設置為不可屏蔽中斷NMI，同時為了減少中斷響應的時間，響應中斷的程序只完成中斷標志位的設置，中斷事件所要處理的數據由主程序通過判斷標志位做相應的處理。其中斷流程圖如圖5。

圖5網絡中斷流程圖

    遙測數據中斷為可屏蔽中斷，由FPGA根據遙測FIFO緩存溢出產生，由于遙測數據只有在某些測試項才需要進行讀寫，因此遙測中斷默認狀態(tài)處于關閉狀態(tài)，主程序首先讀取上位機發(fā)送的控制字判斷是否開遙測中斷，當有遙測中斷產生時再讀取遙測數據并發(fā)送至上位機。其中斷流程圖如圖6。

圖6遙測中斷流程圖

3）  測試程序模塊

    程序模塊如圖7。測試原理為：當收到UDP數據包后，先判斷測試命令，然后進行相應測試,測試結束后將測試結果打包回送給上位機。

圖7 測試程序流程圖

5 系統(tǒng)調試與實驗結果

    下位機模塊完成后，與上位機，信號調理驅動板和被測件進行了聯(lián)調。經過耐心的工作，證明本系統(tǒng)在可靠性、速度、準確性方面均達到了設計要求，目前已投入使用。從而完全替代了以前的手工測試方法，避免了因手工測試時加激勵的時間不當，先后次序的顛倒，激勵的遺漏等因素所造成的實驗數據無效。嚴格的程序流程使得測試任務順利,高效地完成，提高了測試地可靠性。

參考文獻
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