防空导弹制导控制系统的半实物仿真测试系统ETest

设备组成

Etest_CPS系统主要由硬件组件和软件组件构成。硬件组件包括PCI机箱单元、PCI控制器模块以及各类PCI接口扩展卡。软件组件包含以下几个主要功能模块：首先是基于测试的设计软件包；其次是执行服务相关的应用程序；接着是用于客户端操作的工具；此外还有设备资源管理相关的功能；最后还包括数据处理与报告生成的辅助工具。

各模块主要功能

（1）硬件部分

该Etest系统硬件架构遵循标准化机柜设计。主控单元配置了工业级PCI总线计算机系统，并通过PCI总线实现了各类功能模块之间的高效通信。各类功能模块均采用了PCI总线接口组件，并通过相应的通信协议实现了数据传输与处理。主要硬件部分的指标如下：

① 机箱

主流19.0英寸4U台式机箱设计

②控制器

芯片组型号为Intel GM45与ICH9M集成显卡；内存容量为8GB DDR III类型，并支持1066MHz频率；用户可根据需求额外升级内存；硬盘容量为500GB，并支持拆卸更换；具体更换方式请参考说明书

③ARINC429模块

在通道配置方面，在数据传输能力上实现了以下功能：即实现双向通信，并能同时处理最多两个发送通道以及两个接收通道；在波特率选择上涵盖了不同速度的波特率选择（包括但不限于100千比特/秒、50千比特/秒、48千比特/秒以及12.5千比特/秒），并允许用户根据实际需求进行自定义；在信号处理功能上提供了FIFO以及定时中断两种发送模式；同时又具备SDI信号以及基于标签的筛选功能；此外还具备精确的时间戳记录功能；最后还能够响应内部中断事件以及外部触发指令

④1553B模块

严格遵循MIL-STD-1553B标准
该系统架构具备双通道功能，并支持BC、RT与BM等多种功能模块
可选配1M/2M/4Mbps标准波特率或自定义波特率
每个信道配置为两个冗余通道（A和B）结构
系统允许通过软件配置调节帧周期和消息周期
提供精确的时间戳记录功能，分辨率可达1微秒级
内置自检功能并支持故障注入测试
在发生中断事件时可立即响应，并可外设触发中断控制

⑤ RS232/422/485串口模块

通信协议：支持异步RS-232/RS-422/RS-485的软件配置
通信通道数量：每个RS口各有8条通信通道
最大波特频率：可根据用户需求进行定制设置至最高8M波特频率
硬件配置灵活：软件支持配置数据位长度、停止位和校验位
多种数据收发模式可供选择：
协议收发模式与透明收发模式
收发模式特点：
协议收发时具备帧头字段设定功能
在透明收发模式下允许进行特定的数据过滤处理
系统状态反馈：
提供空闲状态与满载状态中断标志提示功能
存储空间分配：
接收端配置一个容量达3. 1G字节的循环缓冲区（FIFO）
传输空间分配：
发送端针对每个通信通道配备一个最多为两千字节（KB）的发送缓冲区（FIFO）
硬件兼容性：
支持中断信号源与外触发信号源的操作

⑥ CAN模块

该设备系统可兼容遵循CAN 2.0A及 CAN 2.0B协议标准的网络通信需求；
通道数量为4个；
设备提供双向通信功能，在满足相应要求的前提下既能通过 CAN总线进行发送操作，并同时支持通过 CAN总线进行接收操作；
该设备系统具备精确的时间戳标记能力，并能实现微秒级别的时间分辨率；
采用DC 2500V电气隔离技术进行防护；
能够处理数据帧格式以及远程接续的特定格式；
该控制器允许用户选择的工作波特率范围为5千比特/秒至1兆比特/秒，并且具备动态配置能力。

⑦ AD模块

采用64路单端或32路差分输入方案；单通道采样速率最大可达1 MSPS；支持±10V、±40V及±100V等多种输入电压范围；ADC分辨率设定为16位；量程设置具有可编程性；每个通道配置有32KByte深度的FIFO缓冲区；外设触发功能模块

⑧ DA模块

64个通道的输出
DAC分辨率设置为16位
该设备可提供±10伏特的连续可调直流电压输出
达到系统满量程范围内的0.2%精确度
负载端等效电阻为10欧姆
每个通道的最大可驱动电流为10毫安

⑨ 光隔离离散量I/O模块

该设备提供以下关键特性：支持64端口的光隔离离散输入/输出；每个通道均具备光电隔离特性；可配置为28V高电平/GND高电平或28V低电平/GND低电平状态；可承受从-60V到+60V的宽广输入电压范围，并能可靠地应对高达±60V的开关电压；设备具备良好的自愈断路保护功能。

（2）测试设计软件模块

测试设计软件模块对待测系统及其对外接口进行建模，进行协议编辑及分析、创建测试监控、建立硬件规划、创建及管理测试用例，确定测试要准备的接口设备数量。其主要功能包括：
 进行测试方案管理，针对测试方案的操作有：新建方案、打开方案、保存方案。
 每个测试方案中，可以包含一个到多个测试项目，多个测试项目的存在使得每个测试方案可以完成多个测试项目的设计，便于开展多个配置项到系统的集成测试。
 测试项目有新建、重命名、删除和查看属性的操作。
 用图形化的方式对被测系统、外围系统及被测系统对外接口进行描述，包括接口数量和接口类型，包括RS422、1553B、CAN、AD、DA、DI、DO、CT、Freq-CT、TCP等类型；能够设定接口参数。
 创建接口协议，并使用协议描述语言进行协议描述，包括报文包头、包尾、校验等，描述各个字段类型及编码方式，以及分支、循环等结构。
 为了适应各种数据通信的需要，协议字段具有丰富的类型，包括：整形（无符号和有符号，8位/16位/32位/自定义长度）、浮点型、布尔类型、条件语句类型、分支语句类型、计算字段、校验字段、数组字段。
 创建测试监控，描述实时数据监控的监控内容和显示形式，并可设定报警条件。
 用户可以在测试监控模块添加测试监控并在监控面板上添加数据监控仪器，通过不同的类型监控仪器绑定协议字段或者字段按照某种公式运算的结果，从而在运行时通过监控仪器指针或数值的改变直观地显示出测试通讯时数据的变化。
 测试监控工具栏管理所有的测试监控仪表，包括数字表仪器，圆盘仪表，曲线图，枚举类型等。选择合适的监控仪表，将其拖拽到监控面板的合适的位置，即可添加该监控仪表到监控面板上。用鼠标拖拽监控仪表的边缘，即可调整其大小。
 打开“属性”标签页，可以修改测试仪表的属性。其中最重要的属性是“协议段”属性，表明了该监控仪表的数据来源。
 通过“协议段”属性右侧的展开按钮，可以打开“绑定数据协议”对话框，其中显示当前项目中的仿真模型中的所有的协议和协议段。
 测试仪表的数据源，既可以是一个协议字段，也可以是若干个协议字段组成的公式。
 在“绑定数据协议”对话框下部的输入框中输入协议字段，或协议字段组成的公式。双击需要的字段名称，可以添加该字段名称到自定义公式的光标所在位置。
 创建测试硬件规划，确定测试需要使用的接口板卡设备，以及接口板卡设备对应的资源。
 创建测试用例，并提供测试用例的管理方式，包括分组、删除、重命名等。
 创建测试用例的内容，包括使用测试脚本描述测试的过程，包括变量定义、条件语句、循环语句、输出语句、数学运算、函数定义等。
 提供测试脚本的扩展接口，能够实现向待测件的数据交互和数据自动解析，将比特流解析成具有意义的用户数据。
 提供时序控制的方式，能够按照一定的时序进行规定的操作。
 提供运行环境设置方式，设置测试运行期间的仿真模型服务器、数据中心服务器、测试执行服务器和客户端的IP地址和端口号。
 提供对标准输入输出监控进行配置的功能，确定标准输入输出监控的类别配置。
 提供测试脚本执行方式，能够运行用户选择的测试脚本；用户能够选择终止脚本运行。
 能够查看输出信息及错误信息。

（3）测试执行服务软件模块

测试执行软件模块为自动化测试执行软件的主要部分，与客户端软件相配合，驱动测试数据，进行自动化测试执行。主要实现以下功能：
 提供进程调度服务后台运行程序，在进程调度代理的帮助下，根据测试设计软件的设计，在PCI控制器上启动测试执行、客户端、服务器等进程，并通过进程调度服务协调各个软件的运行逻辑。
 提供仿真模型服务器后台运行程序，通过仿真模型服务器解析测试设计所建立的仿真模型，实现测试执行时数据收发的仿真解析服务。
 提供数据中心服务器后台运行程序，在测试用例执行过程中，在数据中心服务器中集中统一处理通道中的收发收据，确保数据监控的分布式实现。
 提供用例服务器后台运行程序，解析处理测试设计中所编写测试用例的执行过程。
 提供标准输入输出监控窗口程序，可以显示仿真模型服务器、数据中心服务器、客户进程以及用例服务器运行过程中的调试信息。
 解析测试脚本中的变量定义、条件语句、循环语句、输出语句、数学运算、函数定义等语句，进行相应的操作。
 解析测试脚本扩展接口，实现向待测系统进行数据发送/接受和数据解析。
 解析测试脚本，按照时序控制要求进行操作。
 向客户端软件发送的测试数据注入包；接收客户端软件所发送的测试数据输出包。
 按照用户要求即时停止测试用例的执行。
 记录并显示测试用例的执行结果。

（4）测试执行客户进程及数据监控模块

测试执行客户进程及数据监控模块运行PCI控制器上。主要实现以下功能：
 提供设备驱动功能，实现1553B、CAN、RS422、RS232、AD/DA/DI/DO等接口板卡的驱动能力。
 测试执行客户软件同测试执行软件均运行在PCI控制器中，采用内存机制交换数据。
 同被测件通信使用测试设计软件中配置好的通信参数。
 提供方便的硬件板卡扩展方式，方便新的硬件板卡的集成。
 接收来自测试执行软件发送的测试数据注入包，进行数据格式的转换，并通过通信板卡发送到待测件。
 接收来自被测件发送的测试数据输出包，并转发到测试执行软件。
 登录测试服务软件后，显示测试设计软件设计的全部测试监控界面，可选择一个或多个测试监控面板进行测试监控。
 运行指定的测试监控，在测试执行过程中实时显示指定的测试数据，提供数字仪器、仪表盘、枚举项、曲线图等数据监控方式。
 可以实时显示测试执行中的测试数据；
 可以以解析后的协议数据格式显示测试数据，也可以以二进制、八进制、十六进制显示测试数据。
 可以设置数据过滤条件，实现界面显示特定数据的功能。
 可以设置数据报警条件，当出现某种特性数据时，软件以醒目的形式显示出满足报警条件的数据。
 可以进行数据查询，可以查询某个时间段的报文，也可以查询某个协议字段的数据。
 可以对指定的数据进行统计，也可以查看数据曲线图。

（5）设备资源管理软件模块

该模块具备对系统支持下的测试设备及其通道进行管理的功能，并附带有向系统设备扩展接口的支持。其主要实现如下：

1. 支持新增与移除现有系统的测试设备。
2. 能够更新现有测试系统的总数量。
3. 允许新增与删减现有测试设备所拥有的通信通道。
4. 支持动态更改现有测试节点所使用的通信端口类型与数量。
5. 将记录存储至相应的本地资源文件，并可在专门的应用程序中调用这些数据进行后续分析与规划。

（6）辅助工具

该工具软件为嵌入式系统测试提供了一部分常用的测试工具，并主要包含以下功能模块：