[發明專利]一種基于PXI總線、Lab Windows Cvi的飛行器航電設備地面檢測系統

無效

• 申請號: 201210006780.1
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102662112A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 姜曉愛;王立峰;馬云鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于PXI總線、Lab?Windows?Cvi的飛行器航電設備地面檢測系統，其特征在于：它由硬件部分和軟件部分組成，其間關系是：硬件部分和軟件部分協同工作，共同實現數據采集、檢測結果顯示、判斷及記錄功能；

所述硬件部分是由PXI測試系統、適配器、I/O模塊、機柜、測試臺、測試電纜及電源組成，PXI測試系統安裝在機柜的中部，通過電纜與I/O模塊中的顯示器連接，I/O模塊中的鍵盤及鼠標通過USB口與PXI測試系統相連；顯示器安裝位置在PXI測試系統上方，其高度與操作人員坐在機柜前方的目視水平高度相同；適配器安裝在顯示器后面位置，通過PXI測試板卡的專用連接電纜與各種PXI板卡相連；適配器的右面板上安裝有各種與測試電纜匹配的接插件，該面板朝向測試臺方向，通過接插件與測試電纜連接，同時測試電纜和被檢測設備放置在測試臺上，測試電纜一部分實現與適配器連接，通過適配器達到與PXI測試系統連接的目的；另一部分與被測設備連接，從而實現PXI測試板卡與被測設備的硬件信號連接；

1)、PXI測試系統：該系統由PXI機箱、PXI控制器模塊、PXI模擬量輸入模塊、PXI模擬量輸出模塊、PXI串口通訊模塊和PXI開關切換模塊構成，上述諸功能模塊具體表現為各種測試板卡，安裝在PXI機箱內，通過PXI總線將各功能測試板卡進行連接，實現各功能模塊與控制器模塊在時鐘信號、數據信號、控制信號的連接及控制；

●PXI機箱

選用8槽的具有PXI總線的機箱，該機箱內部支持安裝最多8個具有PXI總線的測試板卡，實現各板卡的高效的總線連接；機箱內部同時為測試板卡提供穩定可靠的供電，各功能模塊除控制器模塊安裝在第1個槽位外，其它模塊在機箱內的安裝順序沒有固定順序要求；

●PXI控制器模塊

該控制器模塊是一個安裝有windows?xp操作系統的計算機模塊，實現各測試板卡的實時控制和顯示控制；PXI控制器模塊安裝在機箱的第1個槽位；

●PXI模擬量輸入模塊

該模擬量輸入模塊選用的測試板卡具有16路模擬通道，每個模擬通道為16位A/D轉換，因此測量精度高，每路模擬量測量范圍為±10V；

●PXI模擬量輸出模塊

該模擬量輸出模塊選用的測試板卡具有16路模擬通道，每個模擬通道為12位D/A轉換，每路模擬量輸出范圍為±10V；

●PXI串口通訊模塊

該串口通訊模塊包括RS232和RS422兩種通訊模塊，每種模塊包括4個串行接口；

●PXI開關切換模塊

在模擬量輸入、模擬量輸出及通訊接口的配置時，考慮以較少的資源實現盡可能多的測量功能，因此，通過該開關切換模塊的切換，實現更多通道的信號檢測，使不需要進行同時檢測的航電設備信號共用一個測量通道，實現資源利用最大化和合理化；

2)、適配器：適配器實現航電設備電信號的信號轉換、連接和信號調理，是測量系統與測試對象信號間的橋梁；

3)、I/O模塊：I/O模塊包括鼠標、鍵盤和顯示器，實現操作指令的操作及檢測數據的顯示；

4)、機柜：PXI機箱、顯示器、鍵盤、鼠標安裝在機柜上；

5)、測試電纜：測試電纜包括線纜和插頭兩部分；測試電纜將測試系統的信號進行分發后，通過與航電設備匹配并定義相同的插座實現與航電設備的連通；測試電纜同時將電源信號提供給各被測設備，每個被測設備都擁有固定的電纜檢測插頭；

6)、電源：電源為航電設備提供其所需的供電需求，本測試系統中選用的線性直流穩壓電源輸出為+13V、-13V；

所述軟件部分：其內容及程序是：先建立開發環境，在開發環境上建立檢測系統應用軟件工程，然后檢測系統軟件的任務分別按照時間驅動任務、事件驅動任務、后臺運行任務三類任務進行設計，最后設計初始化、時鐘中斷服務程序、接口處理程序，在整個操作步驟中體現了軟件任務劃分、任務優先級設置、任務調度、任務間通信、顯示界面方面的設計；該

1.)建立軟件開發環境、建立工程

●建立基于Lab?Windows?Cvi應用軟件開發環境

安裝有支持Lab?Windows?Cvi測試板卡的工控機或PXI板卡的測試設備；

●在Lab?Windows?Cvi集成開發環境上建立應用軟件工程；

建立步驟：運行Lab?Windows?Cvi→選擇File菜單→選擇New?Project…菜單項→選擇創建工程類型→設置工程名稱和路徑→設置開發工具鏈→生成工程文件→完成工程創建；

2.)建立主程序及主界面菜單

●建立main.c和main.uir文件，main.h由系統自動生成；

具體實現是：在main.c中進行各種任務的初始化，包括設備模擬類任務、設備檢測類任務及通訊類任務；主程序中包含時鐘回調函數，main.uir文件以菜單形式設計，主菜單默認為機載計算機檢測模式；主菜單包括文件、設備模擬、遙控遙測、設備檢測、自動檢測、記錄、系統設置7項；文件包括保存、退出子菜單；設備模擬包括傳感器類、伺服類、通訊類和數字I/O類；遙控遙測為遙控、遙測原碼設置及顯示；設備檢測為其它航電設備檢測，子菜單包括傳感器類設備、伺服類設備、通訊類設備；自動檢測為機載計算機自動檢測，子菜單包括A/D通道、D/A通道和通訊口；記錄實現測試報告的保存，系統設置進行硬件通道、通訊口的配置；main.uir文件為主顯示界面，界面頂部為操作主菜單；主菜單下面劃分為四部分，上半部分為遙測數據顯示區，顯示機載計算機所有采集的參數；左下部為狀態顯示區，顯示機載計算機采集的各種狀態量；右下部為機載計算機接收指令發送區，顯示各種機載計算機控制指令，指令以軟按鍵形式顯示；

●建立時間驅動類任務

時間驅動類任務由Lab?Windows?Cvi時鐘控件發送的周期時鐘信號驅動執行，具體體現為周期任務，實現機載計算機與任務設備通訊、傳感器通訊、機載計算機遙控發送、遙測數據接收需要周期執行的任務；

具體實現為：在main.uir文件界面建立時鐘控件，其回調函數為void?timerCallback()，設置時鐘最小周期，時鐘周期可調，以航電設備中周期最短的周期為時鐘周期，其它周期控制程序為該周期的倍數方便周期控制；該函數首先進行周期任務內部數據初始化，然后進入無限循環，進行遙測數據更新、通過檢測標志執行設備模擬任務、設備檢測任務、任務設備通訊、通訊類任務、自動檢測類任務具體功能的實現；如果有數據需要輸出則調用響應通訊接口模塊；

3.)建立事件驅動類任務

事件驅動類任務主要是由某些內部或外部事件所觸發執行的任務，包括設備模擬、設備檢測、自動檢測及數據記錄任務；

●設備模擬：模擬各類與機載計算機有接口功能的設備信號特征輸出控制程序，為檢測機載計算機提供激勵；

具體實現為：機載計算機各接口設備包括傳感器類設備、伺服類設備、通訊類設備和數字I/O；建立Devicesim.c和Devicesim.uir文件，系統自動生成Devicesim.h文件；Devicesim.c和Devicesim.uir為主菜單中設備模擬項的回調函數和顯示界面，在Devicesim.c中按照設備類型分別建立傳感器類設備、伺服類設備、通訊類設備和數字I/O不同的任務回調函數；任務中對A/D、D/A及通訊口進行操作和數據處理；Devicesim.uir設置傳感器類設備、伺服類設備、通訊類設備和數字I/O的顯示界面，進行數據顯示和操作按鍵控制；Devicesim.uir包含各種設備模擬的顯示界面；

●設備檢測：完成傳感器類設備、伺服類設備、通訊類設備檢測；

具體實現：建立Devicetest.c和Devicetest.uir文件，系統自動生成Devicetest.h。Devicetest.c和Devicetest.uir為主菜單中設備檢測項的回調函數和顯示界面；在Devicetes.c中按照設備類型分別建立傳感器類設備、伺服類設備、通訊類設備和數字I/O不同的任務回調函數；任務中對A/D、D/A及通訊口進行操作和數據處理；Devicetest.uir設置傳感器類設備、伺服類設備、通訊類設備和數字I/O的顯示界面，進行數據顯示和操作按鍵控制；

●自動檢測任務

自動檢測功能實現對機載計算機硬件的自動測試，包括遙控自動檢測、遙測自動檢測和通訊口自動檢測；

具體實現為：建立Autotest.c和Autotest.uir文件，系統自動生成Autotest.h。Autotest.c和Autotest.uir為主菜單中設備檢測項的回調函數和顯示界面，包括遙測功能自動檢測、遙控功能自動檢測和通訊功能自動檢測；遙控功能自動檢測通過按照一定的次序發送飛行器控制指令，檢測機載計算機的信號輸出并對采集結果依據判據進行判斷，給出檢測結果；遙測功能自動檢測通過給機載計算機按照一定的時序施加一定的標準信號，接收機載計算機的采集結果，依據施加的信號對遙測功能是否正常進行判斷；通訊口自動檢測按照一定的時序對機載計算機的各個通訊口按照其通訊協議發送和接收數據，通過遙測回傳的數據判斷各通訊口功能是否正常；

●數據記錄綜合任務：對檢測結果進行數據記錄、處理功能；

具體實現為：建立DataRec.c和DataRec.uir文件，并建立數據記錄綜合任務入口函數(void?TaskDataRec())，該函數首先進行數據記錄綜合任務內部數據初始化，然后進入主程序時鐘無限循環，在循環中先獲取內部時鐘控制標志，獲取指令標志后根據具體系統進行數據記錄以及數據處理，最后形成.doc文件進行輸出；

4.)建立后臺運行類任務

后臺運行類任務是對實時性要求不高的、在其它任務執行間隙運行的任務，具體體現為狀態檢測、自檢測任務；

具體實現為：建立Bit.c和Bit.uir文件，并建立檢測任務入口函數(void?Bit())，該函數首先進行檢測任務內部數據初始化，然后進入無限循環，在循環進行計算機狀態檢測、其它外接設備狀態檢測，如果檢測到故障則發送故障消息到故障消息隊列，檢測完成后進行延時；

5.)建立初始化程序

進行全局數據的初始化、設備接口的初始化、信號量的創建以及初始化、時鐘設置以及初始化、各任務創建以及初始化；

具體實現為：建立初始化函數(void?Init())，該函數首先根據具體系統進行全局數據初始化、設備接口初始化，然后進行信號量創建及初始化、時鐘設置及初始化、任務創建及初始化。