试验技术与设计技术、制造技术并列称为航空工业的三大支撑技术。测试平台的先进性、测试手段的方便性、测试结果的可靠性与准确性,对于飞机研制过程起着至关重要的作用,长期以来一直是国内外航空界密切关注、积极研究、大力发展的领域。
美国空军F-22飞机和陆军RAH-66轻型武装直升机使用了以VXI总线为基础的硬件测试平台[1]。我国有关单位也正在开展这方面的应用研究。
1553B总线最早是为航空机载设备通信标准专门设计的数据传输总线。由美国国防部制定的MIL-STD-1553B标准,于1984年11月批准颁布执行。航天、航海电子设备也大量使用1553B总线。
1553B多路传输总线将各种机载航空电子系统联成分布式网络,实现综合显示和控制。各个子系统通过少数几个测试口盖和测试点,就可以完成对多种数据和上千个飞机参数的测试。这种分布式结构特别方便飞机的全机测试。在航空VXI测试平台技术中,1553B总线接口技术是航空电子测试系统中的关键共性技术,将为航空测试装备ATE(自动测试设备)、ITF(综合试验设备)研究提供技术保障和支持。
按照飞机系统研制-生产-外场维护全寿命测试过程,VXI-1553B总线接口模块的需求有以下几类:
①总线仿真器/总线分析仪;
②综合试验设备测试;
③外场维护自动测试设备(ATE)。
1 模板的硬件结构
1.1 模板的主要技术指标
①尺寸结构:C尺寸单槽模板;
②VXI特征:寄存器基模板,符合PlugPlay标准规范;
③1553B总线功能:满足总线控制器(BC)、总线监控器(MT)和远程终端(RT)1553B总线设备功能;
④1553B特性:完全满足MIL-STD-1553B标准的信息要素、逻辑要素、实时性要点和电气特性。
1.2 模板原理框图
按照航空电子综合化系统的要求,VXI-1553B总线接口模板所要完成的工作可分为:
①1553B总线信息的接收与发送;
②1553B总线命令的解释执行;
③与处理机(VXI主控制器)之间的信息传递。
与这几部分相对应的具体硬件为协议的转换部分和VXI总线接口部分。
根据各部分功能需求,选用VXI寄存器基接口芯片实现VXI总线的接口,选用1553B总线接口芯片实现1553B协议转换,硬件的原理框图1所示。
![](../img/eep/emb/emb-37285xsoyt4n1t3f.jpg)
图1 VXI-1553B总线接口模板硬件原理框图 1.3 硬件工作原理 1.3.1 VXI特征实现 VXI寄存器基接口芯片集成了VXI总线寄存器基器件所必须的寄存器、VXI总线地址译码逻辑以及VXIbus / Localbus仲裁逻辑。使用接口芯片只需廉价的支持芯片以驱动VXI总线大电流背板信号。允许设计者以最小的功耗、最少的硬件、最短的设计工时实现一个VXI总线寄存器基接口。 本模板工作在A16/A24地址方式下,器件的逻辑地址、器件类别寄存器内容和标识寄存器内容,分别由拨码开关事先设定,在模板启动上电后,由各选通信号控制,写入相应寄存器,完成寄存器初始化配置。 由于逻辑地址是由拨码开关设定的,所以此时MODID线支持逻辑地址静态配置。 拨码开关与INT(3∶1)相连,作用是设定VXI中断级别。当VXI接口芯片中断请求端引脚出现低电平时,IRQ(7∶1)中由拨码开关设定的中断级别引脚将产生中断请求信号。 集成在1553B总线接口芯片内部的17个寄存器和4K×16的共享RAM,是作为VXI总线A24地址方式下的器件寄存器使用的。对于它们的访问是由高端地址寄存器选择信号UASEL*和寄存器读、写控制信号REGRD*、REGWR*联合控制的。 1.3.2 1553B通信规程接口 本模板使用的1553B总线接口芯片是第5代1553B通信规程接口芯片,它内部集成了双余度曼彻斯特码编码/解码器、灵活的主处理器总线缓冲接口、存储器管理、中断逻辑和4K×16的片内共享RAM。它完全符合1553B通信规程,可以任选总线控制器(BC)、远程终端(RT)和总线监控器(MT)三种工作方式,并具备自动重试、缓冲/透明方式并存、间隔时间可编程控制等多种高级特性。 在本模板中,该接口芯片负责1553B通信协议转换,可做为BC、RT和MT使用。它内部的17个非测试寄存器,包括5个配置寄存器、启动/复位寄存器、中断屏蔽寄存器、中断状态寄存器、命令堆栈指针寄存器等,设定了它的工作方式、工作参数等内容。这些寄存器是做为VXI总线A24方式器件寄存器使用的,由UASEL*信号、REGRD*信号和VXI地址线配合寻址访问,从而完成1553B总线设备功能。在1553B总线消息传递时,发送或接收到的1553B消息存于接口芯片的共享RAM中,消息的写入和读取由VXI总线A24地址方式寻址访问。 2 驱动程序的编制 在VXI总线测试平台中,VXI PlugPlay驱动程序的开发对于VXI总线模块仪器的使用,VXI总线测试系统的集成,具有非常重要的意义。没有软件,就无法使用VXI总线仪器;没有结构开放、标准统一的仪器驱动程序,就无法体现VXI总线仪器互换性好、易于组建系统的优势。NI公司提出的口号——“软件就是仪器”,就恰当地揭示了软件对于虚拟仪器,特别是VXI总线仪器的重要性。 VISA(virtual instrument software architecture,虚拟仪器软件结构)的输入/输出程序库是迈向长期的工业界软件标准化的重要步骤。VISA以及它的早期过渡文件库VTL提供了从现有的IEEE 488.2和VXI总线I/O标准到VISA I/O库的升级途径。 VISA规范提供了VXI器件驱动程序的基本函数,这些函数包括了器件的寻址访问、寄存器的操作、存储器的读写、内存的分配与释放等,利用它们可以方便地实现对VXI器件的驱动。 使用Windows 95操作系统,Borland C+ + Builder 3.0开发环境,调用的VISA库为VXI PlugPlay针对Windows 95环境下Borland C的编辑器而封装的库来完成驱动程序的编制,驱动程序框图如图2所示。 |