一种基于PXI平台的产品测试适配器设计方法

2017-09-15 13:02胡冠华
无线互联科技 2017年16期
关键词:自动测试适配器功能模块

丁 玲,张 超,胡冠华

(北方自动控制技术研究所,山西 太原 030006)

一种基于PXI平台的产品测试适配器设计方法

丁 玲,张 超,胡冠华

(北方自动控制技术研究所,山西 太原 030006)

文章主要介绍了一种基于PXI平台的产品测试适配器设计方案,对测试适配器的设计原则,以及适配器的功能要求和结构要求进行了说明。

PXI测试平台;测试适配器;适配器开发

近年来,随着信息化智能化武器装备的高速发展,军方对于军工电子产品的产品交验,以及后期装备使用维护的智能化和快速化要求越来越迫切,从而衍生出大量的基于PXI平台的产品测试适配器设计需求。因此,本文以某海军中修课题为背景的测试适配器设计为例子,说明测试适配器的设计原则和方法,希望能为今后适配器的设计模块化、标准化提供便利。

1 PXI测试平台简介

PXI测试平台是一个用于测量和自动化系统的坚固的基于PC的平台,是一种模块化的总线结构平台。PXI将PCI电气总线特性与坚固的、模块化、欧洲卡机械封装的CompactPCI相结合,并增加了专门的同步总线和关键的软件特性,从而能够承受在实际应用中的恶劣环境。目前,国内外大的硬件开发厂商和专门的测试技术公司都有自己开发的PXI测试平台。

PXI测试平台硬件资源丰富,包括交直流供电、指令信号、A/D、D/A、电压电阻测量、波形采集、高速数字I/O、计时计数、任意波输出、继电器控制信号、射频信号测试分析等资源,可根据被测信号特点灵活配置。

2 测试适配器设计原则

通常,测试适配器设计原则归纳起来有以下几点:(1)模块化应用架构。适配器的结构设计遵循模块化设计架构,易插拔、易更换、易扩展。(2)高可靠性。具有足够的结构牢固性、操作寿命,满足高可靠性设计要求。(3)维修维护性。易于维修,拆卸方便,可快速组装及更换内部单元,维修维护性好。

3 测试适配器总体功能要求及其设计方法

3.1 测试适配器总体功能要求

基于被测电子部件的信号特点,所设计的适配器需要满足的功能要求汇总如下:(1)PXI测试平台与被测电子单元组合信号转接适配功能;(2)适配器面板布局合理,提供计量接口;(3)自动插错发现(识别码、识别电阻等);(4)完成被检测信号的隔离、调理;(5)完成自动测试设备提供激励信号的隔离、调理;(6)产生特殊需求的激励信号;(7)模拟部分被检测功能部件的典型状态信号;(8)具备RS232/422/485等通信通道的转接功能。

3.2 测试适配器功能设计方法

测试适配器的功能设计主要包括信号调理、自动识别设计、可扩展性设计、电源设计处理等几方面。

3.2.1 信号调理

信号调理可以完成如下功能:(1)充分扩展仪器模块的功能。数字多用表、信号源、数字化仪、计数计时器等仪器模块的测量通道数目有限,通过与矩阵开关模块及信号调理模块的组合、配置、扩展,可以实现测试通道的极大扩展,也可实现经过信号调理模块的控制切换作用,实现各种仪器资源/信号的切换输入/输出等功能。(2)输入输出信号的调理。当被测信号的指标超出自动测试系统仪器模块输入指标时,需经过调理变换,如阻抗变换、放大、衰减、隔离等措施。对于模拟量的信号隔离,采用具有高输入输出隔离特性的隔离放大器实现。(3)特殊的调理。对于需要特殊的调理信号,如逻辑时序信号、延迟等待信号、非标准信号的标准化变换等,采用专用的特殊调理模块完成。

3.2.2 自动识别

测试接口适配器具有自动识别功能,即当适配器挂载到自动测试系统的公共测试接口ICA,自动测试系统主控计算机可自动识别当前适配器的种类及功能。测试接口适配器挂载到自动测试系统的公共测试接口端后,自动测试系统主控计算机自动读取适配器识别槽位的信息,并在主控计算机内适配器地址库中查询,从而判断适配器的型号、功能等。

3.2.3 可扩展性

以标准插卡式结构设计的通用测试适配器,具有良好的应用扩展性。其扩展性主要体现在两方面:(1)适配器功能扩展时,可根据所需扩展的功能,在适配器机笼预留的插卡槽位中插入相应标准3U功能模块,从而扩展适配器的功能;(2)针对不同对象的测试任务,即可更换不同的测试接口适配器,也可不需整体更换测试适配器,只需更换内部的功能模块即可。

3.2.4 电源设计处理

测试适配器应确保在不测试时,测试接口不带电。由于被测对象是由专用电源单元供电,自动测试系统由系统加电组合提供工作电源,两个电源系统彼此隔离,因此,为保证在不测试时测试接口不带电,应可靠接通/断开测试适配器内部各模块的工作电压。

在ICA接口与测试适配器的供电电源入口处设计高性能切换开关,测试适配器面板上提供电源按钮,由工作人员手动选择测试适配器工作电源接通/断开状态。

4 测试适配器结构设计

根据适配器功能的复杂程度,可将适配器的组成结构划分为“机箱+内部线缆+信号调理板”或“机箱+机笼+背板+功能模块”的结构形式,其主要包括外部结构和内部结构。

以某单体测试适配器产品为例,其外部结构如图1所示,主要包括:结构框架、前面板、上盖、侧面板、底面板、后面板及ITA框。

图1 适配器外部结构

其内部结构如图2所示,主要包括:机笼、背板、功能模块、连接电缆及固定件。

图2 内部结构示意

4.1 前面板要求

测试适配器前面板为独立结构安装在适配器机箱框架的前弯边上,并在其上安装连接器,从而完成适配器内部直通信号与被测设备之间的信号互连和转接。(1)状态指示区。以多个指示灯形式指示当前测试运行的状态,如电源状态、关键信号状态等。(2)电源按钮。作为测试适配器正常工作电源的接通/断开控制;当接通电源时,测试适配器内部各功能模块均开始工作;当断开电源时,测试适配器断电。(3)航插接口。航插安装在测试适配器的正面,用于系统与被测对象的信号转接,航插应采用快速分离的孔型插座连接器,各类接口的型号和数量由根据各自测试需求自行制定。

4.2 功能模块结构

功能模块分为主控板与分功能板,其中主控板分布控制器、通信接口、显示接口以及部分专用接口;分功能板根据所需实现的功能分为继电器分板、专用信号产生以及通信板等。背板固定支撑各个功能板,并且主控板的控制信号可以通过背板走线传输到分功能板,从而为扩展分功能板提供兼容接口。

功能模块上方具有必要的接插件,可以实现信号的搭建、混接等;设计助拔器可以便于模块安装拆卸方便,可延导轨纵向插入机笼内。

4.3 装配要求

在采用机笼方式下,对功能模块固定结构采取垂直插入方式,在适配器内通过机笼的垂直导轨进行垂直方向定位及移动,并且通过紧固压条在顶部压紧作用,避免功能模块在适配器内水平方向松动以及造成的接触不良,从而增强适配器板卡连接抗震性与可靠性。结构布局如图3所示。

图3 功能模块安装示意

5 结语

通过该基于PXI平台的产品测试适配器设计方法,可灵活设计各种单体级电子产品适配器,为今后适配器的设计模块化、标准化提供便利。

[1]马占新.适配器开发检讨指标[J].电子制作,2014(4x):39.

[2]航天测控技术中心.航天测控技术讲义[Z].航天测控技术中心,2012.

[3]张永德.基于ARM的DeviceNet一体化适配器开发[J].测控技术,2008(12):62-64.

A product testing adapter design method based on PXI platform

Ding Ling, Zhang Chao, Hu Guanhua
(North Automatic Control Technology Institute, Taiyuan 030006, China)

This paper mainly introduces a product testing adapter design method based on PXI platform. The design principle of testing adapter, and the functional and structural requirements of adapter are explained.

PXI test platform; testing adapter; adapter development

丁玲(1985— ),女,山西运城人,硕士,工程师;研究方向:图像处理。

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