CN107272663A

CN107272663A - 一种1553b总线式伺服系统测试设备的快速校验装置

Info

Publication number: CN107272663A
Application number: CN201710628439.2A
Authority: CN
Inventors: 宋敏; 蒋涛; 李钢; 盛文巍; 王静
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: CN107272663B

Abstract

一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其通过模拟量电缆和1553B总线与所述测试设备进行交互，所述测试设备通过1553B总线向所述快速校验装置发送指令信号，所述快速校验装置利用变压器耦合方式接收外部所述测试设备发来的信号，并将所述信号解析成模拟量输出至相应插座上的信号高端。所述快速校验装置使1553B总线式伺服系统测试设备在外场使用时，可以提前检测其测试功能及测试精度的完好性，完成所述测试设备发送信号及采集信号功能的校验工作，利用所述快速校验装置对所述测试设备的电气性能、软件协议进行检测，据此大大提高产品研发、调试及外场测试故障检测的效率。

Description

一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置

技术领域

本发明涉及一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，属于伺服系统测试技术领域。

背景技术

1553B总线式伺服系统测试设备是基于网络化和数字总线技术的自动化测试设备，是由计算机、供电电源箱、转接箱及电缆等组成的复杂的测试系统，通过系统中的1553B总线接口卡直接完成控制信号的发送和对1553B总线远程终端应答信号的采集，模拟量通过信号转接箱完成模拟信号的调理后进入模拟信号采集卡进行采集与处理，同时完成1553B总线控制信号输出、采集数据的接收解码及管理、数据处理、图像显示。

1553B总线式测试设备已广泛应用于伺服系统测试领域。现有技术中，1553B总线式测试设备设计调试只能通过最终的系统联试来验证总线通讯的正确性与可靠性，这种验证往往只能在功能上证明产品是否符合设计要求，无法量化设计指标，在研制过程中也不能在第一时间发现系统终端、线缆的电气或协议故障，无法捕获网络的EMC特性指标。在1553B总线式测试设备发生故障时，测试设备设计及使用人员往往陷入无计可施的境地，只能借助于传统设备(如示波器、万用表等)检查电气性能，此种方式效率低、操作复杂、可靠性差。另外，在外场使用时未提前检测其测试功能及测试精度的完好性，如果所述测试设备发生故障将会导致无法及时判断是测试设备故障还是弹上产品故障，耽误试验整体进度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点和不足，提供一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，使1553B总线式伺服系统测试设备在外场使用时，可以提前检测其测试功能及测试精度的完好性，完成1553B总线式伺服系统测试设备发送信号及采集信号功能的校验工作，利用所述快速校验装置对1553B总线测试设备的电气性能、软件协议进行检测，据此大大提高产品研发、调试及外场测试故障检测的效率。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，所述快速校验装置通过模拟量电缆和1553B总线与所述测试设备进行交互，所述测试设备通过1553B总线向所述快速校验装置发送指令信号，所述快速校验装置利用变压器耦合方式接收外部所述测试设备发来的信号，并将所述信号解析成模拟量输出至相应插座上的信号高端，所述测试设备可通过模拟量采集板卡通过模拟量电缆对模拟输出量进行采集，判断1553B总线传递的信号是否正确，精度是否达到设计要求；所述快速校验装置包括五个功能模块：数据管理模块、DSP数据处理模块、MIL-STD-1553B总线通讯模块、FPGA/CPU逻辑控制模块以及伺服系统特征模拟模块；其中，数据管理模块与DSP数据处理模块进行交互，DSP数据处理模块与MIL-STD-1553B总线通讯模块交互，数据管理模块、DSP数据处理模块、MIL-STD-1553B总线通讯模块可分别与FPGA/CPU逻辑控制模块交互，FPGA/CPU逻辑控制模块与伺服系统特征模拟模块交互；所述快速校验装置包括硬件系统和软件系统。

进一步的，所述硬件系统是基于PowerPC处理器的低功耗数字/模拟一体化嵌入式系统硬件平台，包括嵌入式系统平台、电源模块、1553B总线、模拟量输出、RS232接口和一个百兆以太网接口。

进一步的，所述PowerPC处理器为MPC8280，在所述嵌入式系统平台中，MPC8280由嵌入式PowerPC内核和通信处理模块组成，通信处理模块分担嵌入式PowerPC内核的外围工作；MPC8280的接口单元包括一个存储控制器、一个60x-to-PCI总线桥；MPC8280的通信处理模块同时支持3个串行通信控制器、2个多通道控制器、4个串行通信控制器、2个串行管理控制器、1个串行外围接口和一个I2C接口；所述MPC8280还包括一个BOOTROM、一个存储Flash、一个SDRAM、一个CPLD，BOOTROM、Flash和SDRAM均挂接在MPC8280的60X总线上；分别利用通讯处理模块的串行管理控制器扩展一路RS232接口、快速串行通信控制器扩展一路百兆以太网接口。

进一步的，所述电源模块中，所述快速校验装置由外部提供28V直流电源，内部使用DC-DC模块将28V转换为+5V、±15输出，而所述快速校验装置中功能模块需要的+3.3V、+1.5V工作电压，再通过DC-DC芯片由+5V转换而来。

进一步的，所述1553B总线集成了两个收发器、协议、存储器管理、处理器接口逻辑以及一个RAM；所述1553B总线内部RAM可提供16位数据总线和16位地址总线供CPU读写；提供主备两路1553B差分线与1553B总线相连；接收来自所述测试设备的指令，并由CPU对指令进行解析处理。

进一步的，在模拟量输出中，将数字信号在所述校验装置内部转换为模拟信号，模拟信号输出电压范围为-10V～+10V,选用ADI公司AD5547BRUZ实现；同时，采用高精度模拟数字转换器AD7006对AD5547BRUZ输出的两路信号进行回采监控。

进一步的，所述软件系统用于在没有伺服系统的情况下模拟伺服系统功能，所述软件系统包括运行在所述快速校验装置内的嵌入式软件和运行在控制计算机的控制软件，所述软件系统包括配置参数获取模块、配置保存模块、校验数据生成模块、所述快速校验装置功能等效模块、协议数据处理模块、1553B数据接口模块、模拟数据接口模块、操作系统、文件系统、驱动、板级支持包。

进一步的，所述1553B数据接口模块包括以下功能：

1)从1553B总线获取数据；

2)执行CRC校验，校验通过则将数据送往应用模块；若失败，设置BU61580相应状态位，并记录错误；

3)接受应用模块发送的1553B总线消息数据；

4)计算消息数据包CRC值并组包；

5)将生成的数据包通过驱动发送到1553B总线内存。

进一步的，所述快速校验装置功能校验模块包括以下功能：

1)自检并反馈结果；

2)执行同步命令并反馈结果；

3)执行时序及控制指令，其中控制指令的发送周期为10ms；

4)执行主作动器模拟量测试参数命令；

5)滚控作动器模拟量测试；

6)参数装订；

7)程序装订。

进一步的，所述协议数据处理模块包括以下功能：

1)解析1553B总线协议数据，处理非法数据；

2)分配1553B总线协议数据至相应仿真单元；

3)获取仿真单元反馈数据；

4)通过下层接口反馈数据到所述测试设备；

5)获取ADC数据；

6)发送DAC数据。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

(1)采用了数字化技术，可模拟弹上伺服系统控制器，作为所述快速校验装置端实现对1553B总线式伺服系统测试设备端设备、模拟采集设备及数字线缆连接状态进行快速功能和性能检测校验，有效提高1553B总线式伺服系统测试设备的自校准自动化测试水平。

(2)在指定激励下，模拟伺服系统完成信号反馈，可以快速对所述测试设备软件设置参数进行检测；

(3)利用其扩展性，可以实现多通道模拟量输出，完成不同型号所述测试设备数字模拟量采集的校验工作，体积小，携带方便，适用于军工企业测试设备在外场进行检测校验。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置工作原理图。

图2是本发明的1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置硬件系统结构图。

图3是本发明的1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置软件系统结构图。

具体实施方式

参照图1，本发明的1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置通过模拟量电缆和1553B总线与所述测试设备进行交互。所述测试设备通过1553B总线向所述快速校验装置发送指令信号，所述快速校验装置利用变压器耦合方式接收外部所述测试设备发来的信号，并将所述信号解析成模拟量输出至相应插座上的信号高端。此时，所述测试设备可通过模拟量采集板卡通过模拟量电缆对模拟输出量进行采集，判断1553B总线传递的信号是否正确，精度是否达到设计要求。

1553B总线式伺服系统测试设备快速校验装置包括五个功能模块：数据管理模块、DSP数据处理模块、MIL-STD-1553B总线通讯模块、FPGA/CPU逻辑控制模块以及伺服系统特征模拟模块。其中，数据管理模块与DSP数据处理模块进行交互，DSP数据处理模块与MIL-STD-1553B总线通讯模块交互，数据管理模块、DSP数据处理模块、MIL-STD-1553B总线通讯模块可分别与FPGA/CPU逻辑控制模块交互，FPGA/CPU逻辑控制模块与伺服系统特征模拟模块交互。

1553B总线式伺服系统测试设备快速校验装置包括硬件系统和软件系统。

1、参照图2，所述硬件系统如下：

1553B总线式伺服系统测试设备快速校验装置是基于高性能PowerPC处理器MPC8280的低功耗数字/模拟一体化嵌入式系统硬件平台，包括嵌入式系统平台、电源模块、1553B总线、模拟量输出、RS232接口和一个百兆以太网接口。所述快速校验装置输出对应关系如表1所示。

表1 1553B总线式伺服系统测试设备快速校验装置输出对应关系

(1)嵌入式系统平台

MPC8280由嵌入式PowerPC内核(G2_LE)和通信处理模块(CPM)组成，PowerPC内核(G2_LE)是一种嵌入式MPC603e微处理器，其具有16KB指令缓存和16K数据缓存。通信处理模块(CPM)分担了嵌入式PowerPC内核的外围工作，这种双处理器的体系结构相比于传统体系结构的处理器功耗要小很多。MPC8280系统接口单元包括一个灵活的存储控制器、一个60x-to-PCI总线桥。MPC8280的通信处理模块(CPM)同时支持3个快速的串行通信控制器(FCC)、2个多通道控制器(MCC)、4个串行通信控制器(SCC)、2个串行管理控制器(SMC)、1个串行外围接口(SPI)和一个I2C接口。

MPC8280包括一个1MB的Boot Flash用于存放启动代码、一个64MB的存储Flash用于存放系统文件和用户数据、64bits/256MB的SDRAM提高系统效率、同时使用1片CPLD处理板上逻辑。Boot flash、数据Flash和SDRAM均挂接在MPC8280 60X总线上。并配以必要的电源、时钟和复位模块，

为了方便系统调试，分别利用CPM的串行管理控制器(SMC)扩展一路RS232接口、快速串行通信控制器(FCC)扩展一路百兆以太网接口。

(2)电源模块

所述快速校验装置由外部提供28V直流电源，内部使用DC-DC模块将28V转换为+5V、±15输出，而所述快速校验装置中功能模块需要的+3.3V、+1.5V工作电压，再通过DC-DC芯片由+5V转换而来。

(3)1553B总线

1553B总线(RT)选用深圳国微SM61581S6实现，相应的隔离变压器采用B-3226，变压比选择1：1.79，采用变压器耦合方式。SM61581S6集成了两个收发器、协议、存储器管理、处理器接口逻辑以及一个RAM。SM61581S6内部RAM可提供16位数据总线和16位地址总线(设计实际采用13位地址线)供CPU读写；提供主备两路1553B差分线与1553B总线相连。SM61581S6作为1553B总线(RT)，接收来至所述测试设备的指令，并由CPU对指令进行解析处理。

(4)模拟量输出

为实现对数字信号输出是否准确的校验，将数字信号在校验装置内部转换为模拟信号。模拟信号输出电压范围为-10V～+10V,选用ADI公司AD5547BRUZ实现,AD5547BRUZ是双通道、精密、16位、乘法、低功耗、电流输出、并行输入数模转换器，采用+5V单电源供电，四象限输出的乘法基准电压为±10V，输出带宽最高可达4MHz。由于AD5547BRUZ的两路输出需要分别接到8255连接器的48个管脚上面，所以分别使用6片运算放大器对AD5547BRUZ两路输出信号进行跟随处理，再输出到8255的针脚上，这样既保证了通道数、又实现了通道之间的相互隔离。

同时，采用高精度模拟数字转换器(ADC)AD7006对AD5547BRUZ输出的两路信号进行回采监控。

2、参照图3，所述软件系统如下:

1553B总线式伺服系统测试设备快速校验装置的软件系统用于在没有伺服系统的情况下模拟伺服系统功能。所述软件系统包括运行在所述快速校验装置内的嵌入式软件和运行在控制计算机的控制软件。所述软件系统包括配置参数获取模块、配置保存模块、校验数据生成模块、所述快速校验装置(RT)功能等效模块、协议数据处理模块、1553B数据接口模块、模拟数据接口模块、操作系统、文件系统、驱动、板级支持包。

所述软件系统的操作系统为VxWorks 5.5.1，其能可靠的保证实时性，且裁剪性能好。所述快速校验装置操作系统采用Vxworks，并根据采用的CPU及单板硬件外围芯片开发相应板级支持包和驱动，文件系统采用FAT32文件系统。

软件系统分为BSP包模块和驱动模块，BSP包模块主要完成配置CPU及相关外设、加载操作系统和其他需要支持的功能；驱动模块主要包括1553B总线(即SM61581S6)芯片驱动、和ADC/DAC驱动。

1553B数据接口模块包括以下功能：

1)从1553B总线(即SM61581S6)获取数据；

3)接受应用模块发送的1553B总线消息数据；

4)计算消息数据包CRC值并组包；

5)将生成的数据包通过驱动发送到1553B总线(即SM61581S6)内存；

6)上述步骤中，CRC为CRC16校验码。

校验装置数据生成模块包括以下功能：

1)根据配置文件生成等效数据；

2)根据所述测试设备对所述快速校验装置的参数装订生成校验数据；

所述快速校验装置功能校验模块包括以下功能：

1)自检并反馈结果；

2)执行同步命令并反馈结果；

3)执行时序及控制指令，其中控制指令的发送周期为10ms。4)执行主作动器模拟量测试参数命令；

5)滚控作动器模拟量测试；

6)参数装订；

7)程序装订。

协议数据处理模块包含以下功能：

1)解析1553B总线协议数据，处理非法数据；

2)分配1553B总线协议数据至相应仿真单元；

3)获取仿真单元反馈数据；

4)通过下层接口反馈数据到所述测试设备；

5)获取ADC数据；

6)发送DAC数据。

Claims

1.一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：所述快速校验装置通过模拟量电缆和1553B总线与所述测试设备进行交互，所述测试设备通过1553B总线向所述快速校验装置发送指令信号，所述快速校验装置利用变压器耦合方式接收外部所述测试设备发来的信号，并将所述信号解析成模拟量输出至相应插座上的信号高端，所述测试设备可通过模拟量采集板卡通过模拟量电缆对模拟输出量进行采集，判断1553B总线传递的信号是否正确，精度是否达到设计要求；所述快速校验装置包括五个功能模块：数据管理模块、DSP数据处理模块、MIL-STD-1553B总线通讯模块、FPGA/CPU逻辑控制模块以及伺服系统特征模拟模块；其中，数据管理模块与DSP数据处理模块进行交互，DSP数据处理模块与MIL-STD-1553B总线通讯模块交互，数据管理模块、DSP数据处理模块、MIL-STD-1553B总线通讯模块可分别与FPGA/CPU逻辑控制模块交互，FPGA/CPU逻辑控制模块与伺服系统特征模拟模块交互；所述快速校验装置包括硬件系统和软件系统。

2.如权利要求1所述的一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：所述硬件系统是基于PowerPC处理器的低功耗数字/模拟一体化嵌入式系统硬件平台，包括嵌入式系统平台、电源模块、1553B总线、模拟量输出、RS232接口和一个百兆以太网接口。

3.如权利要求2所述的一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：所述PowerPC处理器为MPC8280，在所述嵌入式系统平台中，MPC8280由嵌入式PowerPC内核和通信处理模块组成，通信处理模块分担嵌入式PowerPC内核的外围工作；MPC8280的接口单元包括一个存储控制器、一个60x-to-PCI总线桥；MPC8280的通信处理模块同时支持3个串行通信控制器、2个多通道控制器、4个串行通信控制器、2个串行管理控制器、1个串行外围接口和一个I2C接口；所述MPC8280还包括一个BOOTROM、一个存储Flash、一个SDRAM、一个CPLD，BOOTROM、Flash和SDRAM均挂接在MPC8280的60X总线上；分别利用通讯处理模块的串行管理控制器扩展一路RS232接口、快速串行通信控制器扩展一路百兆以太网接口。

4.如权利要求2所述的一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：所述电源模块中，所述快速校验装置由外部提供28V直流电源，内部使用DC-DC模块将28V转换为+5V、±15输出，而所述快速校验装置中功能模块需要的+3.3V、+1.5V工作电压，再通过DC-DC芯片由+5V转换而来。

5.如权利要求2所述的一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：所述1553B总线集成了两个收发器、协议、存储器管理、处理器接口逻辑以及一个RAM；所述1553B总线内部RAM可提供16位数据总线和16位地址总线供CPU读写；提供主备两路1553B差分线与1553B总线相连；接收来自所述测试设备的指令，并由CPU对指令进行解析处理。

6.如权利要求2所述的一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：在模拟量输出中，将数字信号在所述校验装置内部转换为模拟信号，模拟信号输出电压范围为-10V～+10V,选用ADI公司AD5547BRUZ实现；同时，采用高精度模拟数字转换器AD7006对AD5547BRUZ输出的两路信号进行回采监控。

7.如权利要求1所述的一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：所述软件系统用于在没有伺服系统的情况下模拟伺服系统功能，所述软件系统包括运行在所述快速校验装置内的嵌入式软件和运行在控制计算机的控制软件，所述软件系统包括配置参数获取模块、配置保存模块、校验数据生成模块、所述快速校验装置功能等效模块、协议数据处理模块、1553B数据接口模块、模拟数据接口模块、操作系统、文件系统、驱动、板级支持包。

8.如权利要求7所述的一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：所述1553B数据接口模块包括以下功能：

1)从1553B总线获取数据；

3)接受应用模块发送的1553B总线消息数据；

4)计算消息数据包CRC值并组包；

5)将生成的数据包通过驱动发送到1553B总线内存。

9.如权利要求7所述的一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：所述快速校验装置功能校验模块包括以下功能：

1)自检并反馈结果；

2)执行同步命令并反馈结果；

3)执行时序及控制指令，其中控制指令的发送周期为10ms；

4)执行主作动器模拟量测试参数命令；

5)滚控作动器模拟量测试；

6)参数装订；

7)程序装订。

10.如权利要求7所述的一种1553B总线式伺服系统测试设备的快速校验装置，其特征在于：所述协议数据处理模块包括以下功能：

1)解析1553B总线协议数据，处理非法数据；

2)分配1553B总线协议数据至相应仿真单元；

3)获取仿真单元反馈数据；

4)通过下层接口反馈数据到所述测试设备；

5)获取ADC数据；

6)发送DAC数据。