基于某航空电子设备的自动测试系统设计与实现

1引言

航空电子设备的测试要求利用有限的资源，构建功能多样化的自动测试系统。机载电子设备的信号多且复杂，涵盖了低频和高频信号、连续和离散信号，同时还包括一些非电信号。传统的测试系统采用分立仪器搭建，这种方法成本高，测量自动化程度低，扩展性差，因此要寻求一种实现高集成化应用广泛的解决方案。本测试系统的设计可以兼容两种航空电子机载设备的测试，两个机载组件是实现飞机瞄准显示、夜视稳定性和操纵性的关键环节。被测设备组件收发的信号包括数字发控信号，固定频率模拟信号，电机驱动脉冲信号，RS 232／RS 422串口信号等。组件的功能就是响应计算机的命令从而发出其他类型信号来操作相关的机载硬件设备。原有的测试环境是依照操作人员手动搭建的测试平台，包括示波器、开关量开关、万用表等，只能对设备一小部分功能进行检验，效率和准确性都有待提高。针对原有系统自动化程度低的缺点，本研究从软件和硬件两方面讨论了一种基于航空电子机载电子设备自动测试及调试系统的设计实现方法。

2测试系统的硬件设计描述

2.1 测试系统的功能和硬件组成

该自动测试系统覆盖了原有手动测试平台的所有功能，为方便和完善测试还增加了新的特性，具体包括以下几方面：

(1)测试系统的自检测功能，包括软件、硬件完整性自检；

(2)测试的可选择性，包括自动测试和手动调试测试，自动测试独立模拟被测试电子设备工作状况，按照设备正常工作流程进行一遍或多遍测试；手动调试测试时可以根据测试项目单步骤重复测试，方便错误定位；

(3)检测到产品故障时暂停检测并报故障，人工干预后可选择结束检测或继续检测其他项目，同时有例行测试功能可以保证被测设备在某一状态下进行长时间的状态监测；

(4)每次自动测试结果保存为一个单独文件，并提供打印输出功能；

(5)详尽的在线实时帮助辅助操作人员完成测试；

(6)测试系统可以同时测试4块机载电子设备组件，有效地提高测试效率。

整个测试系统(包括被测机载设备)由3个部分组成，如图1所示。



2.2测试系统主机和内部数据采集卡

测试系统主机是整个系统最重要的硬件平台。这里选用了ACME-EMP350便携式工控机作为测试系统主机。该型号性能稳定可靠，符合国军标，且主板有足够的扩展槽以备功能扩展。屏幕15.1寸，采用奔4主板，其他性能参数均超过主流工控机标准，完全能达到测试系统要求的稳定性和易操作性。

在分析被测设备信号形式和数量之后，并考虑同时测试4个设备，选择数据采集卡的类型如下：开关量输入输出卡2块，A／D，D／A卡各1块。为了简化系统设计和提高可靠性，数据采集卡选用NI公司和研华公司的成熟产品。

2.3转接机箱和信号调理控制卡

测试主机与被测设备之间由转接机箱相连，主要起到信号调理和控制的作用。转接机箱内部包括调理控制卡、开关电源、采集卡的适配器等，它们都通过D型连接器及电缆与主机采集卡互连。调理控制卡所需的+5 V和+28 V电源由转接机箱中的开关电源提供，其也为被测设备的正常工作供电。

信号调理控制卡负责系统的自检和测试状态的切换。测试系统采用软件控制的方式对信号调理控制卡进行信号调控，这样能够在不同状况下达到测试的目的。由于数据采集卡的输出信号特性和被测航电设备的要求不完全相同，需要加入信号调理控制卡使采集卡输出信号特性与被测航电设备匹配，比如模拟信号的幅度，数字量信号的电平值等。信号调理控制卡主要采用运放放大模拟信号以及继电器实现信号切换，功能实现简单，不再赘述。

3系统的软件设计描述

3.1软件设计思想

在测试软件的开发中，对应的开发平台有专门为虚拟仪器设计的软件LabView和Labwindows／CVI，VEE等，也有通用的软件开发工具VC++，VB等。专用的虚拟仪器软件开发平台优点在于开发周期短，缺点在于图形化的编程语言给开发者的自主性比较小，底层支持不够。而VC++开发比较通用，对底层的支持比较好，技术较为成熟，对于上层各种模块的实现方案也较多，因此采用VC++编程。

测试系统上层软件要求有简单易用的图形化测试界面，还要具备自动测试、手动调试测试、例行测试，以及测试结果打印、错误报告提示、系统自检测等功能。对应于不同的功能最好建立不同的功能模块，这样有助于测试通用性和移植性，对于将来扩展应用也非常有利。另外，将具体测试对象及代码功能进行封装，也有利于测试系统的维护。当然，应用程序必须对错误操作有良好的错误提示处理，这样能够有效地增加软件的容错性和可靠性。

3.2软件整体构架

测试软件设计采用分层结构，下层为上层提供服务，上层通过函数的形式接口使用下层来完成本身的功能，每一层的变更不影响其他层的正常工作。针对测试的要求以及设计理念，测试系统软件分成以下几个部分：硬件层，物理接口层，硬件驱动层，软件支持层，用户应用层。同时，每一层次当中有其对应的模块化处理，从而保证软件系统的健壮性和易用性。整个软件设计的层次关系如图2所示。