MIL-STD-1553A/B数据总线自动测试仪的设计

前言

MIL-STD-1553作为一个军用串行总线标准于1973年由美国国防部发布，此标准定义了总线的机械特性、电气特性和功能特性。1553总线首先被应用在航空设备中，后来也被广泛应用在航天的数据管理系统中。它作为命令/应答方式的半双工串行总线，采用双冗余平衡传输线（屏蔽双绞线），通过时分复用的方式，最多可以连接31个终端(RT)设备。由于采用了曼彻斯特编码，MIL-STD-1553总线数据可以在采用变压器隔离的传输线路中传输，从而可以将设备节点从总线系统中隔离出来，进而提高了总线系统的可靠性。

鉴于特殊的总线结构和苛刻的应用环境，完善的总线测试手段无疑是保障MIL-STD-1553总线系统可靠性的关键。目前1553总线的测试大都是以MIL-HDBK-1553为参考，该测试标准的覆盖面比较广，涵盖了电气性能测试和协议测试，如果总线设备能通过标准所规定的所有必要项目的测试，这个终端设备的可靠性便得到了根本的保障。但是MIL-HDBK-1553对测试设备的要求较高，一个综合的MIL-STD-1553总线测试设备需要同时具有示波器功能、信号发生器功能和阻抗测量的功能，最关键的是要具有故障注入功能的1553总线仿真终端的功能。目前市面上能够找到的大都是单功能的测试设备/仪器，如独立的示波器、独立的信号发生器和单独的1553总线仿真卡等。如果采用这些独立的设备来搭建总线测试系统的话，所组成的测试系统使用起来会很不方便，不仅造成测试效率不高，也同时也会因为人工介入太多，导致测试结果不准确。另外，目前市面上的总线仿真卡只能注入MIL-HDBK-1553所规定的部分故障，不能实现标准规定的所有故障注入功能，这样就会将测试覆盖率大大折扣，往往会在总线设备中埋下隐患。

AT15000是珠海矽微电子科技有限公司研发的多功能总线分析仪，集成了示波器、信号发生器、阻抗测试仪、时域反射计和1553总线仿真卡的功能，这些设备功能在AT15000中有机结合，协同工作，可以实现MIL-HDBK-1553规定的全部协议测试和电气性能测试，具有很高的测试覆盖率，大大降低了1553总线测试设备的难度。作为ATE，AT15000的大部分测试均可自动进行，用户只需要进行很少几次人工干预，就可完成一个非常完整的测试流程，同时AT15000还能自动生成文本格式的测试报告，以便产品备案和测试跟踪，大大提高了测试效率和测试质量。

AT15000根据终端类型的不同，将测试分为三个部分：BC测试、BM测试和RT测试，又根据测试标准将电气性能测试和协议测试分成了很多个测试子项目，用户可以通过测试脚本来选择测试子项目和定义测试顺序，使得测试工作变得非常灵活，易于控制。

1. 终端电气性能测试

终端的电气性能测试包括输入电气性能测试和输出电气性能测试，一个可靠的终端设备要具有良好的输入信号容忍度和完整的信号输出特性。

输出特性包括输出信号的幅值、过零稳定度、过冲、振铃、上升/下降时间、输出对称性、输出噪声、两个通道的输出隔离度和电源的开关噪声。这几种性能测试中，除了过零稳定度的测试外，其他几种测试都需要示波器模块的配合。AT15000采用硬件逻辑来实时测量总线上信号的过零稳定度，并报告出每一个总线字的最大过零点偏差。

在编码器编码正常的情况下，输出的过零稳定度和系统的时钟稳定度有关，如果系统时钟的漂移较大的话，也会造成过零偏差较大，从而造成接收端的数据接收不正常。

在总线阻抗正确匹配的情况下，过冲和振铃主要是因为受测设备中的总线发送器引起的。如果受测设备的电源供电设计不合理，给发送器供电不足的话，往往会在总线上产生过冲和振铃。

输出对称性是用来考察发送器和隔离变压器的输出是否对称，在理想状态下，当发送器不发送信号时，总线上的差分电平应该为0伏，但是当受测设备的输出不对称时，在信号发送完毕的瞬间，总线上会有残留电平。标准规定，这个残留电平需要维持在一个数值以内，否则总线设备的输出对称性就不合格。

一个理想的1553总线设备要具有较小的电源开关噪声和输出噪声，这样才不会影响总线上其它设备的正常工作。

标准规定，1553总线设备需要具有隔离良好的互为备份的两个通道，如果这两个通道的隔离度不够的，其中一个通道就会干扰另一个通道上的信号，从而降低总线的可靠性。

输入特性包括过零点稳定度、可接受的信号幅值、输入阻抗、共模抑制能力以及上升/下降时间。这几种输入特性中，过零点稳定度的测试需要1553总线控制器故障注入逻辑的配合，用以在发送的总线字中，根据测试的需要注入响应的过零点偏差。输入阻抗的测试需要信号发生器注入