正隨著航空航天以及武器裝備電子信息化程度的日益提高,1553B總線的地位也日益突出,應(yīng)用也越來越廣泛。作為當(dāng)前航空航天電子設(shè)備首選的數(shù)據(jù)總線， 1553B 總線電纜網(wǎng)絡(luò)的可靠性直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，總線故障甚至?xí)斐呻y以估計(jì)的損失，因此電纜網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)加工、系統(tǒng)組裝前、使用維護(hù)等各環(huán)節(jié)的檢測(cè)是對(duì)使用1553B總線的整個(gè)系統(tǒng)可靠性的最基本的保障。

而如何對(duì)1553B總線系統(tǒng)的電纜網(wǎng)絡(luò)特性以及終端通訊協(xié)議進(jìn)行全面有效的測(cè)試評(píng)估是長(zhǎng)期以來的一個(gè)重要課題。

1  需求分析

傳統(tǒng)的1553B電纜網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的全面測(cè)試，包含了靜態(tài)電氣性能測(cè)試、動(dòng)態(tài)信號(hào)波形測(cè)試，需要用到萬用表、特性阻抗分析儀、示波器、信號(hào)發(fā)生器、絕緣耐壓測(cè)試儀等設(shè)備，整個(gè)測(cè)試過程十分繁瑣，對(duì)測(cè)試人員要求高，耗時(shí)相當(dāng)長(zhǎng)，效率極低。一種高度集成化的電纜測(cè)試系統(tǒng)，是集成了上述儀器儀表功能的智能化測(cè)試系統(tǒng)，整個(gè)過程全自動(dòng)完成，無須人工干預(yù)，最終形成詳細(xì)的測(cè)試分析報(bào)告，可大大提高測(cè)試效和可靠性。

2 總體設(shè)計(jì)方案

為能夠適應(yīng)內(nèi)場(chǎng)和外場(chǎng)的測(cè)試場(chǎng)地以及運(yùn)輸?shù)姆奖?，本系統(tǒng)采用一體化便攜型機(jī)箱結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)主控制處理單元，1553B總線測(cè)試專用單元，測(cè)量采集模塊，測(cè)試接口單元。

圖1高度集成化1553B電纜測(cè)試系統(tǒng)的組成

主控單元采用嵌入式平板電腦，其豐富的外設(shè)可滿足擴(kuò)展各個(gè)系統(tǒng)模塊的要求，可安裝Windows XP操作系統(tǒng)。1553B總線測(cè)試專用單元基于FPGA設(shè)計(jì)，主板控制處理器、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試用的1553B總線控制器全部集成在FPGA內(nèi)部，集成度高，體積小，達(dá)到便攜式設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)信號(hào)激勵(lì)源以及1553B協(xié)議通訊等。數(shù)據(jù)采集模塊采用基于USB計(jì)，負(fù)責(zé)對(duì)總線上的數(shù)據(jù)信號(hào)的采集和對(duì)總線物理性能測(cè)量等，傳輸?shù)街骺貑卧M(jìn)行分析處理。測(cè)試接口單元能實(shí)現(xiàn)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)接入的的繼電器矩陣模塊，是線纜與總線測(cè)試專用單元的橋梁。

2  硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控單元

主控單元采用的是嵌入式工業(yè)級(jí)平板計(jì)算機(jī)，搭載觸摸液晶顯示屏，可安裝Windows XP操作系統(tǒng)系統(tǒng)，具有多個(gè)USB、RS232、WLAN接口，為設(shè)計(jì)友好的人機(jī)交互界面提供了條件。

2.2 測(cè)量采集單元

測(cè)量采集單元選用的是基于USB接口的測(cè)量采集模塊，其中內(nèi)部已固定嵌入U(xiǎn)SB型的數(shù)字示波器和USB型數(shù)字萬用表模塊，外部可根據(jù)需求擴(kuò)展USB型或串口型通訊的測(cè)試設(shè)備，例如絕緣電阻測(cè)試儀、介質(zhì)耐壓測(cè)試儀等。其中數(shù)字示波器具有以下性能，帶寬200MHz，采樣速率高達(dá)1 GS/s；支持2通道輸入；存儲(chǔ)深度為32Mpts；垂直分辨率8位；緊湊的便攜式結(jié)構(gòu)；最大輸入CAT 130Vrms， 42Vpk。數(shù)字萬用表具有以下性能，分辨率位數(shù)為6為半，2線或4線的電阻測(cè)量，測(cè)量范圍位0-10MΩ。

2.3 總線測(cè)試單元

總線測(cè)試單元是基于FPGA設(shè)計(jì)，其主板的原理框圖如圖2所示。總線測(cè)試單元主板搭載的核心是一款大容量的FPGA，其中內(nèi)嵌歐比特公司的高可靠嵌入式處理器S698 IP核作為主SOC，同時(shí)內(nèi)部集成了電纜網(wǎng)絡(luò)測(cè)試和終端設(shè)備功能測(cè)試用的1553B總線控制器，配合外圍接口模塊，實(shí)現(xiàn)了USB 接口、RS232接口 、1553B 電纜網(wǎng)絡(luò)測(cè)試控制模塊以及1553B終端設(shè)備控制模塊的功能。其S698 IP核是一款可裁減的基于AMBA總線架構(gòu)的內(nèi)核，帶有豐富的外設(shè)，特點(diǎn)如下：