基于PCI总线的自驾仪测试系统

基于 PCI总线的自驾仪测试系统

徐志强 杨璐 关震

国营长虹机械厂 541002

摘要：通过对导弹弹上自驾仪进行分析和研究，并对被测对象测试需求特征进行综合分析，优化测试项目和测试资源配置，设计出自驾仪测试设备。该设备硬件采用基于PCI总线结构的工控机，软件采用Visual studio C++作为开发平台。

关键词：自驾仪；检测设备；PCI；Visual studio C++

0引言

为了适应现代化战争需求，不仅要不断提高武器装备的性能，而且对相应检测设备提出了更高要求。先进测试技术的应用是武器装备维护修理的发展方向，是减少维修时间、提高装备完好率的重要手段。本文所设计的检测设备的技术水平对弹上自驾仪的日常维护、检测起到了决定性作用。

本文对自驾仪的结构组成和工作原理进行分析，确定被测试项目。重点对被测参数进行分析，采用并行的开发模式，硬件选择适合的工控机并设计相应的调理电路，而软件采用Visual studio C++作为开发工具，完成编辑、编译、连接、调试、仿真等开发。

1自驾仪概述

自驾仪是精确制导导弹核心控制部件，主要由惯性器件与“模拟计算器”控制电路构成：前者包括线性加速度计、自由陀螺仪和精密角加速度计；后者由多块电路板组成，实现对来自敏感元器件以及导引头的控制信号的运算处理，同时还有自主飞行过程中的时序控制电路。

2测试需求

为判断自驾仪工作状态和性能，通常对其稳压电源输出、舵零位电压、俯仰通道性能、航向通道性能、滚转通道性能和指令性能等进行检测，检查其是否满足设计指标、工作时序和工作状态要求。

3整体设计思路

本检测设备的设计应遵循以下原则，以使系统功能完善、技术先进、性能优良、使用安全、操作简单、维护方便，并具有一定动态适应性。从功能上能够完成自驾仪的自动测试任务，具有连续自动测试、单步测试、自检、测试结果存储打印显示等。

根据该系统的任务要求，自驾仪测试系统由主控制器、测试仪器、电源监控电路、接口适配器、舵机模拟器和自检标定模块6个子系统组成。系统结构及子系统间控制与信息相互关系如图1所示。

图1 测试设备原理框图

3.1系统所涉及的各个子硬件功能介绍：

3.1.1主控制器

采用通用工业控制计算机作为主控制器实现PCI总线与测试资源仪器通信。避免控制器受其他硬件资源结构的限制，选择灵活，插槽接口丰富，系统升级和维护方便，便于开发。

3.1.2测试仪器资源

设备测试仪器资源主要包括多路数据采集模块、多路模拟输出模块、开关模块以及电源模块。除电源模块外，其他测试资源都选择可编程数字化I/O卡。从板卡成本、性能参数和可靠性等方面综合考虑，选用的板卡类型为：数据采集板卡为研华PCI-1713/1714；模拟激励板卡为研华PCI-1724；数字开关板卡为研华PCI-1762。另外在设备中采用性能稳定且质量可靠的交、直流电源。

3.1.3电源监控电路

设备电源主要包括27V、±22.5V直流电源和36V/1000Hz三相交流电源，保证系统正常供电。因此为保证设备供电安全性，在电源采购时充分考虑选用性能稳定、质量可靠的交、直流电源。由于电源的不稳定是导致测试不能正常进行甚至损伤测试设备和被测对象的主要因素，采取对电源实时进行监控并在异常情况下紧急断电保护。

3.1.4接口适配器

接口适配器主要完成主控制器、电源控制器、舵机模拟器、被测对象之间的电源、信号的转接、信号的调理和分配。

5）舵机模拟器

舵机模拟器主要完成由自驾仪输出控制舵机的四路信号经过积分电路输出舵机角速度信号，然后再经过加法器合成俯仰、偏航和滚转三个方向的模拟舵机角度输出信号。

6）自检标定模块

自检采用自循环BIT设计思想，即利用已有的测试通道和激励信号通道构成输入输出闭合回路，从而实现自检。本设备测量通道数要多于激励通道数，可将每个激励通道分配一到多个测量通道构成BIT回路，多余的测量通道和其他分配的通道共用。

3.2系统所涉及的各个子软件功能介绍：

3.2.1用户登录与管理

测试诊断系统通过系统管理员和普通操作员设置不同权限来保证操作者信息保护和测试数据安全性。普通操作员有进行系统测试诊断功能的所有权限，如对被测对象进行测试、测试结果查询、打印等权限，而系统管理员在此基础上能够对系统操作界面优化，测试流程资源修改。

3.2.2测试流程配置

流程配置功能模块通过将测试资源模块化，使得用户在不修改系统软件的底层代码情况下可以方便准确地配置测试流程，从而实现系统软件二次开发能力。整个测试流程的配置功能主要是通过对测试任务树状视图与测试资源信息页的人工操作来实现。其中测试任务树状图包括测试任务、测试大项、测试小项。而测试资源信息填写页包含开关仪器、激励仪器、测量仪器以及测试动作执行等相关信息填写的子框。每个子框则可根据具体的测试仪器资源，测试通道，测试信号大小以及测试信号的性质等信息进行相应的测试信息选择、输入等操作。

3.2.3测试执行

测试执行模块可进行整体测试、区间测试和单步测试。整体测试是指系统按照整个测试流程实现所有自驾仪内部组件的测试；区间测试则主要用来实现某个测试大项的测试；单步执行则可以更加细化的实现区间测试的功能。

测试执行的过程主要是解析数据库中已配置好的测试流程，按一定方式调用各个测试仪器驱动完成测试。为提高效率采用多线程技术分别单独开辟线程完成程序的整体测试、区间测试和单步测试。

3.2.4自检

由于系统中流程配置和测试执行是相互独立的，自检功能的实现只需配置自检流程即可，这充分体现了系统的模块化思想。自检的设计遵循自循环BIT回路原则，自检流程中各通道的分配和定义与测试流程几乎相同，使得原测试流程中的测试点模块可稍作修改甚至直接应用于自检流程中，该设计方便使自检模块和测试模块相互通用，同时保证自检能真实反映测试过程中各通道状态是否正常。

3.2.5电源监控和管理

主要完成电源状态的采集控制与实时显示、电源状态的判别和异常情况的断电处理。多线程的应用使得测试过程和电源监控可以并行进行，在不影响测试线程的运行的前提下，保证电源的正常供电，不仅可以更好的利用系统资源，提升系统的运行效率，而且在不影响实时性的同时保证系统安全性。

3.2.6测试数据管理以及测试资源管理

测试结束后，测试数据保存在数据库，便于随时打印记录和适时查看。而测试资源管理可以根据测试各种需求实现对测试资源进行配置，使得软件平台具备二次开发功能。

4联调联试

通过对检测设备与被测自驾仪的联调联试，结果表明：稳压电源输出、舵零位电压、俯仰通道性能、航向通道性能、滚转通道性能和指令性能等均达到了设计指标要求，满足自驾仪测试需求。

5结束语

本系统采用自下而上的设计思想，设备硬件系统采用了基于PCI总线结构的工控机作为核心，采集、检测、控制、调理和辅助电路配置均集成于一台机箱中，具有结构简单、技术成熟、抗干扰性能良好的优点。软件系统采用开发效率高、应用功能强大的Visual studio C++作为开发平台，程序结构清晰、可读性强，易于功能扩展，程序的界面图像化，直观友好。系统易于操作，自动化程度高，能够满足自驾仪测试要求。

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