基于PXI總線的某裝備自動測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
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本文針對國產(chǎn)某系列型號裝備的測試任務(wù)，設(shè)計了一套基于PXI平臺的自動測試系統(tǒng)。PXI作為一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺，具備優(yōu)良的機械、電氣特性，擁有良好的軟件規(guī)范，當(dāng)前在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛。為了達(dá)到自動、高效、可靠的目標(biāo)，該系統(tǒng)的軟件和硬件結(jié)構(gòu)均采用模塊化設(shè)計原則，同時保證了系統(tǒng)的可擴展性，便于被測對象型號的擴充以及系統(tǒng)集成。硬件系統(tǒng)采用了三層結(jié)構(gòu)設(shè)計，便于利用一套PXI平臺能夠測試更多的被測對象型號。軟件系統(tǒng)利用虛擬儀器技術(shù)，分層設(shè)計，通過插件式管理，完成多型號對象間的快速切換測量和人機交互管理。
2系統(tǒng)硬件方案
由于被測對象型號比較多，為了使測試系統(tǒng)能夠兼容眾多類型被測對象，在硬件系統(tǒng)方案的設(shè)計上需要盡量提高系統(tǒng)的復(fù)用性。
硬件系統(tǒng)上采用了三層結(jié)構(gòu)設(shè)計，分別是PXI總線設(shè)備層、轉(zhuǎn)接控制接口層、信號調(diào)理適配層。如圖1所示：
PXI總線設(shè)備層包括：
⑴一塊PXI主控制器（ADLINK公司的PXI-3710控制器）。
PXI-3710控制器內(nèi)部嵌入了Intel基于Socket370架構(gòu)的Pentium3CPU和815E芯片組，支持NT、Linux和VxWorks等操作系統(tǒng)。
⑵一塊數(shù)據(jù)采集卡（ADLINK公司的PXI-2501采集卡）。
PXI2501數(shù)據(jù)采集卡具有4路12位D/A輸出通道，最高速率可達(dá)到1MS/s，內(nèi)建有8K的FIFO輸出緩存；8路12位A/D采樣通道，最高速率達(dá)400KS/s，有2K的FIFO輸入緩存。另外還具有24位可編程的數(shù)字輸入/輸出通道。
⑶一塊矩陣?yán)^電器（ADLINK公司的PXI-7921繼電器模塊）。
PXI7921矩陣?yán)^電器工作于24通道×2線多路復(fù)用模式。
⑷一塊PXI數(shù)字萬用表（Signametrics公司的SMX-2042數(shù)字多功能萬用表）。
轉(zhuǎn)接控制接口層的功能是連接PXI總線設(shè)備的各種I/O端口到外部設(shè)備，在PXI平臺和外部設(shè)備之間添加一層轉(zhuǎn)接層，目的是使系統(tǒng)具有通用性和可擴展性，便于以后外部設(shè)備的型號更換、升級以及便于維修等。對于各個類型的被測對象而言，通過轉(zhuǎn)接控制接口層可以共享PXI平臺的各種設(shè)備，把不同的對象業(yè)務(wù)需求統(tǒng)一到一個系統(tǒng)平臺上，提高了測試系統(tǒng)的靈活性。
其中，繼電器矩陣的公共端（正負(fù)極）與數(shù)字萬用表相連，通過控制繼電器模塊可以切換不同通道的信號進(jìn)入數(shù)字萬用表進(jìn)行測量。工作方式如圖2所示：
另外，接口層還起到了隔離和保護(hù)PXI設(shè)備層的作用，例如采集卡的輸入輸出通道需要光電隔離保護(hù)，模擬通道還需要添加濾波電路。
信號調(diào)理適配層的主要功能是按照各個測試對象的不同需求，從轉(zhuǎn)接接口層接入需要的信號以及對信號特性進(jìn)行恰當(dāng)?shù)淖儞Q，同時完成對被測對象待測信號的調(diào)理、轉(zhuǎn)接等。
例如，數(shù)據(jù)采集卡PXI2501設(shè)備經(jīng)過轉(zhuǎn)接接口出來的4路模擬輸出信號需要進(jìn)行電壓和功率的放大后才能驅(qū)動負(fù)載。其數(shù)字輸出通道也需要經(jīng)過光隔、功率放大后才能驅(qū)動負(fù)載，如圖3所示：
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