基于PXI平臺的光電通信轉換器自動化測試系統設計

作者 何進松 上海電子信息職業技術學院(上海 201411)

何進松(1985-)，女，碩士，講師，研究方向：智能算法和測試測量。

摘要：光電通信轉換器自動化測試系統按照光纖模塊產品對外接口規范設計測試系統，采用基于PXI平臺的模塊化產品和分立式測試儀器相結合的方式進行設計，提供了對光纖模塊產品的接口通信功能和性能指標的測試功能，可以完成不同產品的自動化測試。

引言

　　在國防、軍工、核電等領域，為了保證通信的穩定性和可靠性，并且要求兼具較高的EMC電磁兼容性能，通常選擇具有較高抗電磁干擾性能的光纖通信方式，因此設計了光電通信轉換器，該模塊是將RS-422/485子卡的電信號轉換成光信號的轉換模塊。目前設計主要有兩種類型，第一種類型是光電轉換器-A，支持4發4收信號轉換;第二種類型是光電轉換器-B，支持4發轉8發，即4路發電信號轉換成8路發光信號，實現信號的多路分配。為了測試這兩種產品的功能和性能指標，需要設計一套自動化測試設備分別對其進行自動化測試。

　　本文介紹的光電通信轉換器自動化測試系統根據《光纖模塊測試要求》文檔，采用基于PXI平臺的模塊化產品和分立式測試儀器相結合的方式進行設計，包括電氣設計、硬件設備選型和軟件設計三部分，保證產品在研發和生產過程中的功能及性能的正確性，為產品開發提供反饋。

1 測試要求

　　光電通信轉換器模塊需要測試的技術指標包括以下幾項：

　　1) 輸入電壓測試

　　電源接口接24V電壓源，上電后，觀察8個導光柱下LED燈的情況;萬用表測試電源兩端是否短路，若無短路，加載24V輸入電壓，輸入電壓范圍為0~24V，誤差為±10%。測試各邊緣電壓值，模塊能否正常工作。

　　2) 輸出信號環路測試

　　將RS422信號從連接器輸入，在傳輸速率1M和5M的情況下，分別測試模塊光纖頭的發送與接收是否能正常。

　　3) 光功率測試

　　光功率指標：-15.2dbm(20MbD d2d2 hexadecimal data， Peak if， on=60mA)。

　　4) 接收頭靈敏度測試

　　接收頭靈敏度指標：-34.4dbm(20MbD d2d2 hexadecimal data 2km 62.5/125um fiber，誤碼率BER=10-12)。

　　5) 產品在線測試

　　需要對產品進行在線測試，測試1M和5M速率下的通信功能是否正常，檢測誤碼率等技術指標。

2 電氣設計

　　針對測試需求，進行自動化測試系統設計。本系統采用基于PXI平臺的模塊化產品和分立式測試儀器相結合的方式進行設計，PXI測試平臺和分立式測試儀器采用GPIB總線方式進行連接和控制，從而實現測試資源的統一調度。

　　測試系統電氣結構圖如圖1所示。

　　本系統測試資源包括兩部分：PXI測試資源、分立式測試儀器和程控攝像頭。其中，主控制器通過GPIB接口控制各個分立式儀器，通過以太網控制攝像頭，從而實現測試資源的統一調度和控制。

　　1)PXI測試資源，該部分主要測試功能包括：被測產品供電控制功能、被測產品引腳通斷測試功能、422通信測試功能、關切換開關控制功能以及被測產品輸出電信號眼圖測試功能。

　　2)分立式測試儀器，該部分主要測試功能包括：提供被測產品供電電源、被測產品光功率測試、被測產品光信號衰減測試。

　　3)程控攝像頭，該部分主要對被測件上的LED指示燈進行拍照，并結合測試軟件進行圖像解析，從而實現對被測件LED指示燈的測試功能。

3 硬件設備選型

　　針對測試需求，進行硬件選型，本系統硬件測試資源主要包括模塊如表1所示。

4 軟件設計

　　本系統采用NI公司的LabVIEW軟件進行開發。主控程序軟件采用“基于隊列的動態多功能生產者消費者”設計模式，“生產者”線程是人機交互的接口，用于截獲用戶操作并將相應的命令發送到“消費者”線程，由“消息管理機構”負責將命令分發到各功能模塊中或在自身線程完成相應處理。

　　該系統軟件包括主控程序、系統管理模塊、資源管理模塊、信號管理模塊等軟件模塊，軟件架構如圖2所示。

　　該軟件基于測試引擎+測試線程的設計結構，各個引擎獨立運行，并分別負責各自的功能線程，實現了測試的并行運行。該軟件各模塊介紹如下：

　　1)人機界面，主要提供用戶操作菜單、按鈕，并顯示測試執行情況;

　　2)系統管理引擎，要包括系統配置線程，用戶管理線程，測試數據管理線程和故障處理線程;

　　3)資源管理引擎，主要包括硬件設備管理線程，測試資源分配線程和RS422通信測試線程;

　　4)測試管理引擎，該引擎為測試軟件的核心引擎，主要包括測試序列編輯線程、測試序列執行線程和測試報告管理線程。

　　軟件界面如圖3所示。

5 結論

　　本文設計的基于PXI平臺的光電通信轉換器自動化測試系統，具有高性能、擴展性強、開發時間短等特點，可實現實時數據采集、處理、顯示、記錄回放，可完成多通道同步任務。自動化集成高、成本低、人機交互良好，改進和升級都非常方便，在國防和核電安全的通信領域具有廣泛的應用前景。

　　參考文獻：

　　[1]姚遠.基于PXI的自動化測試系統設計[J].電子測量技術,2012, 35(6):25-28.

　　[2]王東岳,陳斯文.基于PXI總線的波控設備自動化測試系統設計[J].信息化研究,2016(1):31-34.

　　[3]李亦君.基于PXI和GPIB總線電路測試系統的開發與設計[J].現代電子技術, 2010,33(22):35--37.

　　本文來源于《電子產品世界》2017年第12期第64頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。