一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统

摘要

一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统，它由硬件部分和软件部分组成，其间关系是：硬件部分和软件部分协同工作，共同实现数据采集、检测结果显示、判断及记录功能；该硬件部分是由PXI测试系统、适配器、I/O模块、机柜、测试台、测试电缆及电源组成，该软件部分的内容及程序是先建立开发环境，在开发环境上建立检测系统应用软件工程，然后检测系统软件分别按照时间驱动任务、事件驱动任务、后台运行任务进行设计，最后设计初始化、时钟中断服务程序、接口处理程序，在整个操作中体现了软件任务划分、任务优先级设置、任务调度、任务间通信、显示界面方面的设计；本发明使飞行器航电系统地面检测系统设计模块化、集成化、小型化。

主权项

一种基于PXI总线、Lab Windows Cvi的飞行器航电设备地面检测系统，其特征在于：它由硬件部分和软件部分组成，其间关系是：硬件部分和软件部分协同工作，共同实现数据采集、检测结果显示、判断及记录功能；所述硬件部分是由PXI测试系统、适配器、I/O模块、机柜、测试台、测试电缆及电源组成，PXI测试系统安装在机柜的中部，通过电缆与I/O模块中的显示器连接，I/O模块中的键盘及鼠标通过USB口与PXI测试系统相连；显示器安装位置在PXI测试系统上方，其高度与操作人员坐在机柜前方的目视水平高度相同；适配器安装在显示器后面位置，通过PXI测试板卡的专用连接电缆与各种PXI板卡相连；适配器的右面板上安装有各种与测试电缆匹配的接插件，该面板朝向测试台方向，通过接插件与测试电缆连接，同时测试电缆和被检测设备放置在测试台上，测试电缆一部分实现与适配器连接，通过适配器达到与PXI测试系统连接的目的；另一部分与被测设备连接，从而实现PXI测试板卡与被测设备的硬件信号连接；1)、PXI测试系统：该系统由PXI机箱、PXI控制器模块、PXI模拟量输入模块、PXI模拟量输出模块、PXI串口通讯模块和PXI开关切换模块构成，上述诸功能模块具体表现为各种测试板卡，安装在PXI机箱内，通过PXI总线将各功能测试板卡进行连接，实现各功能模块与控制器模块在时钟信号、数据信号、控制信号的连接及控制；●PXI机箱选用8槽的具有PXI总线的机箱，该机箱内部支持安装最多8个具有PXI总线的测试板卡，实现各板卡的高效的总线连接；机箱内部同时为测试板卡提供稳定可靠的供电，各功能模块除控制器模块安装在第1个槽位外，其它模块在机箱内的安装顺序没有固定顺序要求；●PXI控制器模块该控制器模块是一个安装有windows xp操作系统的计算机模块，实现各测试板卡的实时控制和显示控制；PXI控制器模块安装在机箱的第1个槽位；●PXI模拟量输入模块该模拟量输入模块选用的测试板卡具有16路模拟通道，每个模拟通道为16位A/D转换，因此测量精度高，每路模拟量测量范围为±10V；●PXI模拟量输出模块该模拟量输出模块选用的测试板卡具有16路模拟通道，每个模拟通道为12位D/A转换，每路模拟量输出范围为±10V；●PXI串口通讯模块该串口通讯模块包括RS232和RS422两种通讯模块，每种模块包括4个串行接口；●PXI开关切换模块在模拟量输入、模拟量输出及通讯接口的配置时，考虑以较少的资源实现尽可能多的测量功能，因此，通过该开关切换模块的切换，实现更多通道的信号检测，使不需要进行同时检测的航电设备信号共用一个测量通道，实现资源利用最大化和合理化；2)、适配器：适配器实现航电设备电信号的信号转换、连接和信号调理，是测量系统与测试对象信号间的桥梁；3)、I/O模块：I/O模块包括鼠标、键盘和显示器，实现操作指令的操作及检测数据的显示；4)、机柜：PXI机箱、显示器、键盘、鼠标安装在机柜上；5)、测试电缆：测试电缆包括线缆和插头两部分；测试电缆将测试系统的信号进行分发 后，通过与航电设备匹配并定义相同的插座实现与航电设备的连通；测试电缆同时将电源信号提供给各被测设备，每个被测设备都拥有固定的电缆检测插头；6)、电源：电源为航电设备提供其所需的供电需求，本测试系统中选用的线性直流稳压电源输出为+13V、‑13V；所述软件部分：其内容及程序是：先建立开发环境，在开发环境上建立检测系统应用软件工程，然后检测系统软件的任务分别按照时间驱动任务、事件驱动任务、后台运行任务三类任务进行设计，最后设计初始化、时钟中断服务程序、接口处理程序，在整个操作步骤中体现了软件任务划分、任务优先级设置、任务调度、任务间通信、显示界面方面的设计；该1.)建立软件开发环境、建立工程●建立基于Lab Windows Cvi应用软件开发环境安装有支持Lab Windows Cvi测试板卡的工控机或PXI板卡的测试设备；●在Lab Windows Cvi集成开发环境上建立应用软件工程；建立步骤：运行Lab Windows Cvi→选择File菜单→选择New Project…菜单项→选择创建工程类型→设置工程名称和路径→设置开发工具链→生成工程文件→完成工程创建；2.)建立主程序及主界面菜单●建立main.c和main.uir文件，main.h由系统自动生成；具体实现是：在main.c中进行各种任务的初始化，包括设备模拟类任务、设备检测类任务及通讯类任务；主程序中包含时钟回调函数，main.uir文件以菜单形式设计，主菜单默认为机载计算机检测模式；主菜单包括文件、设备模拟、遥控遥测、设备检测、自动检测、记录、系统设置7项；文件包括保存、退出子菜单；设备模拟包括传感器类、伺服类、通讯类和数字I/O类；遥控遥测为遥控、遥测原码设置及显示；设备检测为其它航电设备检测，子菜单包括传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备；自动检测为机载计算机自动检测，子菜单包括A/D通道、D/A通道和通讯口；记录实现测试报告的保存，系统设置进行硬件通道、通讯口的配置；main.uir文件为主显示界面，界面顶部为操作主菜单；主菜单下面划分为四部分，上半部分为遥测数据显示区，显示机载计算机所有采集的参数；左下部为状态显示区，显示机载计算机采集的各种状态量；右下部为机载计算机接收指令发送区，显示各种机载计算机控制指令，指令以软按键形式显示；●建立时间驱动类任务时间驱动类任务由Lab Windows Cvi时钟控件发送的周期时钟信号驱动执行，具体体现为周期任务，实现机载计算机与任务设备通讯、传感器通讯、机载计算机遥控发送、遥测数据接收需要周期执行的任务；具体实现为：在main.uir文件界面建立时钟控件，其回调函数为void timerCallback()，设置时钟最小周期，时钟周期可调，以航电设备中周期最短的周期为时钟周期，其它周期控制程序为该周期的倍数方便周期控制；该函数首先进行周期任务内部数据初始化，然后进入无限循环，进行遥测数据更新、通过检测标志执行设备模拟任务、设备检测任务、任务设备通讯、通讯类任务、自动检测类任务具体功能的实现；如果有数据需要输出则调用响应通讯接口模块；3.)建立事件驱动类任务事件驱动类任务主要是由某些内部或外部事件所触发执行的任务，包括设备模拟、设备检测、自动检测及数据记录任务；●设备模拟：模拟各类与机载计算机有接口功能的设备信号特征输出控制程序，为检测机载计算机提供激励；具体实现为：机载计算机各接口设备包括传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数 字I/O；建立Devicesim.c和Devicesim.uir文件，系统自动生成Devicesim.h文件；Devicesim.c和Devicesim.uir为主菜单中设备模拟项的回调函数和显示界面，在Devicesim.c中按照设备类型分别建立传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O不同的任务回调函数；任务中对A/D、D/A及通讯口进行操作和数据处理；Devicesim.uir设置传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O的显示界面，进行数据显示和操作按键控制；Devicesim.uir包含各种设备模拟的显示界面；●设备检测：完成传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备检测；具体实现：建立Devicetest.c和Devicetest.uir文件，系统自动生成Devicetest.h。Devicetest.c和Devicetest.uir为主菜单中设备检测项的回调函数和显示界面；在Devicetes.c中按照设备类型分别建立传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O不同的任务回调函数；任务中对A/D、D/A及通讯口进行操作和数据处理；Devicetest.uir设置传感器类设备、伺服类设备、通讯类设备和数字I/O的显示界面，进行数据显示和操作按键控制；●自动检测任务自动检测功能实现对机载计算机硬件的自动测试，包括遥控自动检测、遥测自动检测和通讯口自动检测；具体实现为：建立Autotest.c和Autotest.uir文件，系统自动生成Autotest.h。Autotest.c和Autotest.uir为主菜单中设备检测项的回调函数和显示界面，包括遥测功能自动检测、遥控功能自动检测和通讯功能自动检测；遥控功能自动检测通过按照一定的次序发送飞行器控制指令，检测机载计算机的信号输出并对采集结果依据判据进行判断，给出检测结果；遥测功能自动检测通过给机载计算机按照一定的时序施加一定的标准信号，接收机载计算机的采集结果，依据施加的信号对遥测功能是否正常进行判断；通讯口自动检测按照一定的时序对机载计算机的各个通讯口按照其通讯协议发送和接收数据，通过遥测回传的数据判断各通讯口功能是否正常；●数据记录综合任务：对检测结果进行数据记录、处理功能；具体实现为：建立DataRec.c和DataRec.uir文件，并建立数据记录综合任务入口函数(void TaskDataRec())，该函数首先进行数据记录综合任务内部数据初始化，然后进入主程序时钟无限循环，在循环中先获取内部时钟控制标志，获取指令标志后根据具体系统进行数据记录以及数据处理，最后形成.doc文件进行输出；4.)建立后台运行类任务后台运行类任务是对实时性要求不高的、在其它任务执行间隙运行的任务，具体体现为状态检测、自检测任务；具体实现为：建立Bit.c和Bit.uir文件，并建立检测任务入口函数(void Bit())，该函数首先进行检测任务内部数据初始化，然后进入无限循环，在循环进行计算机状态检测、其它外接设备状态检测，如果检测到故障则发送故障消息到故障消息队列，检测完成后进行延时；5.)建立初始化程序进行全局数据的初始化、设备接口的初始化、信号量的创建以及初始化、时钟设置以及初始化、各任务创建以及初始化；具体实现为：建立初始化函数(void Init())，该函数首先根据具体系统进行全局数据初始化、设备接口初始化，然后进行信号量创建及初始化、时钟设置及初始化、任务创建及初始化。