基于DSP的分組件自動測試系統的硬件設計

摘要：本文主要介紹了一種數字化仿真測試板的設計及其實現，在設計中使用了以太網總線,利用DSP和FPGA組合的方式,有效地滿足了本測試系統速度快,可靠性高的要求。實驗證明了該方案的實用性和有效性。
關鍵詞：仿真測試板；分組件；數字信號處理器

1 引言

分組件測試系統是某型導彈總裝廠飛行控制組件生產線上的一個重要測試設備，完成分組件的在模擬運行狀態下的功能測試任務，確定分組件是否滿足設計質量要求，給出測試結論和測試報告。

2 測試系統的總體框圖

分組件測試系統是一個由工控計算機通過PCI總線控制的自動測試設備。根據系統的測試要求，本系統總體結構設計由測試機柜（含顯示儀表、操作開關等）、測試主機、模擬信號隔離調理板、數字信號隔離驅動板、電源控制板、17`液晶顯示器、打印機、電源、連接電纜、工裝夾具等設備組成。

圖1 測試系統總體框圖

限于篇幅,本文中僅介紹其中自制的仿真測試板電路。原理框圖如圖2所示。

圖2 仿真測試板原理框圖

3 測試計算機硬件結構設計說明

對分組件的主要測試流程必須在8ms之內完成，對系統的測量速度具有極高的要求。系統主要從硬件和軟件兩個方面來保證測量速度要求。

首先采用基于PCI的總線結構，利用自制和采購的各種功能板卡來構造系統測試計算機；其次在系統結構設計上，盡量使測試任務分散化，使時間復用，從而達到快速測量的目的。

基于此原因，本系統設計采用CPU板，仿真測試板及各種功能板卡構成的測試計算機系統。其中以太網接口的仿真測試板由DSP TMS320F206為控制核心,在測試主機的控制和協調下可以相對獨立地完成飛控計算機、脈沖發生器、一次性指令輸入輸出、掛架代碼、中斷測試等任務。其它測試任務由其它功能板卡來實現。此種硬件結構可大大提高系統地整體測量速度，滿足系統的測量要求和時間要求。

4 DSP軟件設計

DSP數字信號處理器采用TI公司的TMS320F206芯片，它做為與分組件進行數據通信的主要通路,負責對分組件的信號激勵(寫入)和數據采集(讀出)，涉及到大部分的測試工作內容，其軟件設計的好壞將影響到系統測試功能的良好實現，測試性能的提高及測試實時性的保障。

本測試程序是在TI公司的CC2000集成調試環境下開發，主要采用標準C開發，其中嵌有部分匯編程序，采用結構化編程，將整個測試流程分割成若干相對獨立的模塊，提高了程序的通用性，可讀性和可靠性。整個程序的組成結構如圖3所示：

圖3 程序組成結構

主程序模塊負責測試程序的調用，測試程序模塊則負責完成各項具體的測試任務，上位機通信接口模塊負責接收上位機發來的各種測試指令和參數，同時將測試的結果按規定的格式回送給上位機，中斷處理模塊處理上位機中斷和分組件中斷。

1) 主程序模塊

主程序模塊提供整個測試過程的框架，負責整個軟件的初始化、程序調用、中斷響應等功能，協調整個測試過程的運行。主程序的工作流程如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

2）中斷模塊

本系統共響應兩類中斷事件：

1．網絡事件中斷

2．遙測數據滿中斷

網絡事件中斷為RTL8019產生的中斷信號，為了能及時響應上位機發送的網絡數據，本系統將網絡事件中斷設置為不可屏蔽中斷NMI，同時為了減少中斷響應的時間，響應中斷的程序只完成中斷標志位的設置，中斷事件所要處理的數據由主程序通過判斷標志位做相應的處理。其中斷流程圖如圖5。

圖5網絡中斷流程圖

遙測數據中斷為可屏蔽中斷，由FPGA根據遙測FIFO緩存溢出產生，由于遙測數據只有在某些測試項才需要進行讀寫，因此遙測中斷默認狀態處于關閉狀態，主程序首先讀取上位機發送的控制字判斷是否開遙測中斷，當有遙測中斷產生時再讀取遙測數據并發送至上位機。其中斷流程圖如圖6。

圖6遙測中斷流程圖

3） 測試程序模塊

程序模塊如圖7。測試原理為：當收到UDP數據包后，先判斷測試命令，然后進行相應測試,測試結束后將測試結果打包回送給上位機。

圖7 測試程序流程圖

5 系統調試與實驗結果

下位機模塊完成后，與上位機，信號調理驅動板和被測件進行了聯調。經過耐心的工作，證明本系統在可靠性、速度、準確性方面均達到了設計要求，目前已投入使用。從而完全替代了以前的手工測試方法，避免了因手工測試時加激勵的時間不當，先后次序的顛倒，激勵的遺漏等因素所造成的實驗數據無效。嚴格的程序流程使得測試任務順利,高效地完成，提高了測試地可靠性。

參考文獻
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