机载航空电子系统测试平台ETest的设计与实现

设备组成

Etest_CPS系统主要包含硬件组件与软件组件两个主要组成部分。硬件组件基于PCI的机箱系统构建而成，并包含PCI控制器模块以及多种类型的一卡通通接口板卡。软件组件则由多个功能模块协同运作完成整体测试任务管理需求。具体而言包括测试设计相关的功能模块、提供服务功能的测试执行软件模块、曲线数据创建及诊断功能等核心组件以及辅助测试报告撰写与分析工具集合等必要配置项构成

注

各模块主要功能

（1）硬件部分

Etest系统中的硬件设备采用了标准化机柜设计，并配备有高性能计算资源。主控单元基于PCI工业控制计算机实现高可靠性运行。各类型接口模块均配用了PCI总线接口 card以确保数据传输效率与稳定性

① 机箱

遵循行业标准尺寸的19英寸4U台式机箱设计 规格为宽屏模式 下方配备四个独立电源插槽和六个通用电源插槽

②控制器

该系统采用Intel GM45处理器并搭配ICH9M控制器进行架构设计。支持8GB DDR3 1066MHz内存配置，并提供额外存储空间扩展选项。内置500GB可卸载式硬盘，并支持更换不同容量型号以满足不同存储需求。

③ARINC429模块

提供通道配置支持：发送与接收通道各设置为2个。
本系统可提供多种波特率支持：包括100千比特/秒、50千比特/秒、48千比特/秒以及用户可自行设定的波特率值。
采用先进先出和调度两种发送模式方案。
采用标准序列控制线与标签两种接收过滤方案。
具备时间戳功能。
系统可提供中断处理功能；同时具备外设触发机制；此外还支持中断源的外部控制。

④1553B模块

严格遵循

⑤ RS232/422/485串口模块

通讯协议：支持异步RS232/422/485的软件配置
通道数：RS232/422/485各设有8个通信端口
最大支持波特率：根据用户需求定制至8M
数据位长度、停止位和校验位均可通过软件进行设定
两种数据接收模式：协议接收与透明接收
在协议接收模式下可指定接收到的数据帧头信息
在透明接收模式下可选择性地过滤非关键数据
提供FIFO空闲与满载状态提示标志
发送端FIFO存储空间为32M RAM
接收端FIFO每通道分配2Kbyte的空间容量
支持中断处理与外部触发信号检测

⑥ CAN模块

该设备系统兼容基于CAN2.0A及CAN2.0B的标准，并具备标准帧模式与扩展帧模式的支持；系统总共有4个通道；采用双工通信模式实现本地发送与远程接收功能；系统具有精确时钟同步能力（精度达到1微秒级）；提供DC 25 V电压隔离防护功能（最大工作电压可达25 V）；兼容数据框与远程控制框两种数据传输格式；可选波特率范围覆盖从5千到一百万比特每秒的广泛应用需求；

⑦ AD模块

64路单端型与32路差分型输入接口；最大采样速率可达1 MSPS；支持±10V、±40V及±100V等多种工作电压选择；ADC分辨率采用16位精度；量程设置可通过手动调节完成；每通道支持高达32 KByte的队列容量；外触发功能可在外部信号触发采样过程

⑧ DA模块

输出端共设有64通道；DAC分辨率设置为16位；输出电压范围为±10伏特；系统设计有千分之二的满量程精度；负载电阻值设定为10欧姆；每个通道的最大可驱动电流限定为10毫安。

⑨ 光隔离离散量I/O模块

该模块具备64通道光隔离离散量输入输出能力，并对每个通道均具备光电隔离特性。其开关闭合状态可稳定工作于28V及GND/OPEN状态；开关闭合时可承受从-60伏到+60伏的输入电压；其最高可承受±60伏的开关电压；并配备自恢复式断路保护功能

（2）测试设计软件模块

测试设计软件模块对被测系统及其对外接口进行建模，并完成协议的编辑与分析工作；同时提供多种功能用于管理测试方案、配置测试环境以及执行数据通信操作等核心功能。具体功能如下：

1. 测试方案管理模块支持以下操作：新建方案、打开已存在的方案以及保存修改后的方案；

（3）测试执行服务软件模块

自动化测试执行软件中的核心组件是用于处理软件模块间交互关系的系统架构。该系统通过与客户端工具配合使用，在后台动态管理多个进程的启动与协调工作，并通过统一的数据中心进行收发数据处理以保证系统的稳定运行。主要实现功能如下：

1. 为实现功能完整性，在后台运行仿真模型解析器。
2. 通过PCI总线接口统一管理多个进程的启动与协调工作。
3. 在数据中心服务器中集中收发数据包以保证分布式监控系统的正常运作。
4. 提供用例服务器端点用于管理并执行预定义的测试用例文件。
5. 实现对调试信息窗口的支持，并对各运行过程提供实时监控界面。
6. 解析并处理包括变量声明、条件判断等关键语句。
7. 实现对外部设备接口的支持，并完成数据发送/接收操作以保证通信链路的安全性。
8. 按照预设的时间序列控制参数完成各项操作流程以确保系统的有序运行。
9. 支持向客户端发送模拟数据包以及接收客户端反馈的数据包以完成双向通信任务。
10. 提供状态反馈机制以及时终止特定用例的执行流程。
11. 完成所有测试任务后自动保存中间结果并生成最终报告以备后续分析查询。

（4）测试执行客户进程及数据监控模块

该客户进程及数据监控模块在PCI控制器上运行，并主要实现以下功能：
（1）提供设备驱动能力，在支持1553B、CAN、RS422、RS232等接口板卡的同时具备良好的硬件兼容性；
（2）测试执行软件与客户软件均运行于PCI控制器内，并通过内存机制实现数据交换；
（3）与被测设备进行通信时采用预先配置好的通信参数配置；
（4）硬件板卡具有较好的扩展性，在支持现有基础架构的同时允许增加新的硬件插件；
（5）接收来自测试执行软件的数据包，并对其进行格式转换后发送给待测设备；
（6）接收待测设备发送的数据包，并转发给测试执行软件；
（7）登录服务软件后可查看全部测试界面设置并选择多个面板进行同步配置；
（8）在测试过程中实时显示指定采集通道的数据信息，并支持数字仪器盘、枚举项展示以及曲线图等多种形式的数据呈现方式；
（9）支持实时查看任意采集通道中的原始数据流；
（10）提供协议解析功能，在此基础之上支持二进制形式或十六进制形式显示原始数据包内容；
（11）具备灵活的数据过滤设置，在特定时间范围内可快速定位并筛选出目标类型的数据记录；
（12）当检测到某类特殊协议字段出现预设阈值时可通过报警界面快速定位并显示满足条件的所有相关数据记录；

（5）设备资源管理软件模块

该模块提供基于系统的测试环境配置功能与扩展接口的支持，并具备以下核心操作能力：能够新增或移除现有测试设备；能够动态调整现有测试设备的数量；能够新增或删除与测试设备相关的通信端口；能够配置端口的基本参数设置；能够将配置数据存储至指定位置，并可在设计软件中调用

（6）辅助工具

工具软件包含有嵌入式系统测试过程中的若干常用软件工具包