專利名稱：基于fc-ae-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種混合航電系統(tǒng)測試儀。
背景技術：
隨著航空電子系統(tǒng)對數據傳輸速度、重量、抗干擾能力(電磁兼容性)以及信道容量方面的要求不斷提升，光纖通道(Fibre Channel,FC)技術開始逐步應用于新型航電系統(tǒng)設計中。光纖通道協(xié)議是美國國家標準協(xié)會(ANSI)提出的高速串行通信協(xié)議，具有高帶寬、高可靠性、高傳輸速率、支持多種上層協(xié)議等優(yōu)點。對于航空電子領域來說，基于光纖通道協(xié)議的 FC-AE-1553 (Fibre Channel-Avionics Environment Upper Layer ProtocolMIL-STD-1553)協(xié)議在保持光纖通道協(xié)議的全部優(yōu)點的同時，繼承了并擴展了 1553B總線的功能，可以很好地滿足航空電子系統(tǒng)在數據帶寬、傳輸速率和可靠性等多方面要求，因此成為新一代航空電子總線標準的首選?，F有技術存在的問題:在新一代航空電子系統(tǒng)中，FC-AE-1553設備將被大量使用。由于開發(fā)人員對協(xié)議的理解不同，所采用的方案和測試方法不同，因此所研發(fā)的FC-AE-1553設備在可靠性和兼容性方面可能出現問題。同時，由于缺乏有效的測試手段和測試設備，研發(fā)人員在設備調試和維護過程中難以全面的發(fā)現設備存在的缺陷和不足，也并不知道自己所研發(fā)的設備是否符合協(xié)議標準。在構建航空電子系統(tǒng)時，研發(fā)人員很難得知所研發(fā)設備在相應航電系統(tǒng)中是否能正常工作。因此，FC-AE-1553協(xié)議設備測試儀器的研制與開發(fā)，有著迫切的應用需求以及應用意義。

此外，由于我國目前航空、航天電子系統(tǒng)中，符合1553B協(xié)議的設備，以及帶有RS-422或RS-485接口的設備仍在使用，因此，在航電系統(tǒng)升級為FC-AE-1553總線互聯(lián)系統(tǒng)后，這些協(xié)議的設備不可能會被馬上替換和廢止，以FC-AE-1553協(xié)議設備為主，同時包含其他協(xié)議設備的混合航空電子系統(tǒng)必定會成為我國航空電子系統(tǒng)的現實選擇。如何對此類混合總線系統(tǒng)中符合1553B協(xié)議、以及帶有RS-422或RS-485接口的設備進行測試，也是航電系統(tǒng)設備測試儀器開發(fā)和研制的重點。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決目前無法對混合多種不同協(xié)議的航電系統(tǒng)進行測試的問題，從而提供一種基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀?；贔C-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，它包括處理器1、FPGA2、光纖收發(fā)器3、RS422/485收發(fā)器4、上位機接口電路5、1553B協(xié)議芯片6、兩個隔離變壓器7和上位機8 ；光纖收發(fā)器3用于進行光信號和電信號的相互轉換；RS422/485收發(fā)器4用于實現RS-422/485信號的電平轉換及數據收發(fā)；FPGA2用于與光纖收發(fā)器3進行數據交互；還用于與RS422/485收發(fā)器4進行數據交互；還用于與處理器I進行數據交互；
處理器I的上位機信號輸入或輸出端通過上位機接口 5與上位機8的信號輸出或輸入端連接；處理器I的1553B協(xié)議信號輸入或輸出端與1553B協(xié)議芯片6的1553B協(xié)議信號輸出或輸入端連接；1553B協(xié)議芯片6通過兩個隔離變壓器7與外部1553B總結進行數據交互。本發(fā)明實現了對混合多種不同協(xié)議的航電系統(tǒng)進行測試；本發(fā)明能夠在點對點或者交換網絡的拓撲結構中，按照通過性和失效性原則對FC-AE-1553協(xié)議NC和NT設備的功能進行測試；還可以作為NC或者NT設備接入待測的FC-AE-1553交換網絡中，按照通過性和失效性原則對該交換網絡的的功能進行測試；還可以對帶有RS-422/485接口的設備功能進行測試；還可以對符合1553B協(xié)議的設備功能進行測試。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的功能示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖1說明本具體實施方式
，基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，它包括處理器1、FPGA2、光纖收發(fā)器3、RS422/485收發(fā)器4、上位機接口電路5、1553B協(xié)議芯片6、兩個隔離變壓器7和上位機8 ；光纖收發(fā)器3用于進行光信號和電信號的相互轉換；RS422/485收發(fā)器4用于實現RS-422/485信號的電平轉換及數據收發(fā)；FPGA2用于與光纖收發(fā)器3進行數據交互；還用于與RS422/485收發(fā)器4進行數據交互；還用于與處理器I進行數據交互；
`
處理器I的上位機信號輸入或輸出端通過上位機接口 5與上位機8的信號輸出或輸入端連接；處理器I的1553B協(xié)議信號輸入或輸出端與1553B協(xié)議芯片6的1553B協(xié)議信號輸出或輸入端連接；1553B協(xié)議芯片6通過兩個隔離變壓器7與外部1553B總結進行數據交互。工作原理:本發(fā)明主要由協(xié)議接口部分、協(xié)議控制部分和上位機控制軟件三部分組成。協(xié)議接口部分:包括光纖接口、1553B總線接口以及RS-422/485總線接口。光纖接口部分主要實現光纖通道協(xié)議FC-O層、FC-1層以及FC-2層的功能，即完成電/光、光/電信號轉換、數據編解碼、數據的收發(fā)以及流量控制等相關功能。1553B總線接口完成1553B總線協(xié)議規(guī)定的物理層的功能。RS-422/485接口完成RS-422/485信號的電平轉換及數據收發(fā)功能。協(xié)議控制部分主要有五種功能:第一是負責實現光纖協(xié)議FC-3層、FC-4層功能，即完成登錄服務、鏈路服務并實現FC-AE-1553協(xié)議的各種功能；第二是負責實現1553B協(xié)議的相應功能；第二是實現RS-422的功能；第四是實現RS-485的功能；第五是根據上位機的相應配置，選擇測試儀器的相應功能，已完成對待測設備的測試。上位機接口完成上位機與測試儀器之間的數據傳輸。
上位機應用程序負責對測試儀器進行配置，根據測試需求控制測試儀器進行相應命令及數據操作，設置進行測試的項目以及具體內容，顯示測試儀器的相應信息及待測設備的測試結果。本發(fā)明能夠根據確定的測試需求，對符合FC-AE-1553協(xié)議的NC設備及NT設備的功能進行測試。同時，測試儀器帶有1553B協(xié)議、RS-422以及RS-485接口，可以對多種航電系統(tǒng)設備進行測試?；贔C-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀器對提高FC-AE-1553設備的研發(fā)速度和效率，驗證FC-AE-1553設備對協(xié)議的符合程度、穩(wěn)定性以及可靠性都有重要意義；并為航空電子系統(tǒng)的設計、仿真、測試及驗證都提供了便利的條件。測試儀器的工作過程:儀器上電后，首先通過上位機控制軟件對測試儀器進行配置，根據測試需求，設置進行測試的項目以及具體內容。設置完成后，相應配置信 息通過上位機接口寫入測試儀器的相應配置寄存器，測試儀器開始工作。測試儀器的協(xié)議控制部分根據配置寄存器的設置，進行相應的命令以及數據收發(fā)，并且將待測試設備的響應情況通過上位機接口發(fā)送給上位機。上位機對測試儀器返回的相應內容進行處理，并給出相應的設備測試結果。
具體實施方式
二、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的區(qū)別在于，它還包括電源電路，所述電源電路用于給處理器1、FPGA2、光纖收發(fā)器3、RS422/485收發(fā)器4、上位機接口電路5、1553B協(xié)議芯片6和兩個隔離變壓器7提供工作電源。
具體實施方式
三、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的區(qū)別在于，光纖收發(fā)器3采用型號為FTLF8514P2的SFP模塊實現，或者采用型號為AFBR-57M5APZ的SFP模塊實現。光纖接口由光纖收發(fā)器模塊和可編程邏輯器件兩部分組成，光纖收發(fā)器模塊是實現光纖接口電路的重要組成部分，是實現光纖通道協(xié)議FC-O層功能的核心器件；它的主要功能是在發(fā)送時將電信號轉換成光信號送入光纖中，在接收時將光纖上的光信號轉換成電信號供后續(xù)電路使用和處理。在光纖收發(fā)模塊中，目前應用最廣的是SFP模塊，它支持熱插拔，方便使用者對其進行升級、維護以及更換?？梢赃x擇Finisar公司的FTLF8514P2型號SFP模塊，AVAGO公司的AFBR-57M5APZ等型號的SFP模塊。
具體實施方式
四、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的區(qū)別在于，每個隔離變壓器7均采用型號為PM-DB2725隔離變壓器實現，或者采用型號為B3227的芯片實現。
具體實施方式
五、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的區(qū)別在于，1553B協(xié)議芯片6采用型號為BU61580的1553B協(xié)議芯片實現。1553B接口由隔離變壓器和1553B協(xié)議芯片組成。隔離變壓器可以選用HOLT公司的PM-DB2725隔離變壓器或者DDC公司的B3227芯片；1553B協(xié)議芯片使用DDC公司生產的1553B協(xié)議芯片BU61580實現即可。RS422/485接口由收發(fā)器芯片和可編程邏輯器件兩部分組成。收發(fā)器芯片可以使用MAX頂公司生產的MAX422、MAX485芯片。
具體實施方式
六、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的區(qū)別在于，RS422/485收發(fā)器4采用型號為MAX422芯片或MAX485芯片實現。
具體實施方式
七、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的區(qū)別在于，FPGA2采用帶有高速收發(fā)器的Arria II系列中EP2AGX45DF29芯片或EP2AGX12OTF29芯片實現，或者采用Stratix IV系列中的EP4SGX110DF29 芯片或 EP4SGX230DF29 芯片實現?？删幊踢壿嬈骷饕獙崿F光纖接口和RS422/485接口的數據收發(fā)和處理功能。可編程邏輯器件目前市場上有多種芯片可以選擇。Altera公司的帶有高速收發(fā)器的Arria II系列 EP2AGX4roF29，EP2AGX12OTF29 和 Stratix IV 系列 EP4SGX110DF29，EP4SGX230DF29 都可以滿足設計要求。
具體實施方式
八、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的區(qū)別在于，處理器I采用在FPGA2中構建NIOS II軟核的方式實現。
具體實施方式
九、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的區(qū)別在于，處理器I采用PowerPC系列中的MPC8536芯片或MPC8572芯片實現；或者采用ARM系列中的S3C6410芯片或S3C2450芯片實現；或者ARM系列中的AT91SAM9200 芯片或 AT91SAM9263 芯片實現。協(xié)議控制部分由處理器實現。處理器可以采用在可編程邏輯器件中的軟核構建，如NIOS II軟核；也可以采用飛思卡爾公司的PowerPC系列MPC8536、MPC8572，三星公司的ARM 系列 S3C6410、S3C24 50 以及 ATMEL 公司的 ARM 系列 AT91SAM9200、AT91SAM9263 等高性能處理器芯片來實現。測試儀器的軟件分為兩個部分，一部分是上位機應用程序，另一部分是處理器中運行的程序。上位機應用程序負責對測試儀器進行配置，根據測試需求控制測試儀器進行相應操作，設置進行測試的項目以及具體內容，控制測試儀器進行指定的命令及數據操作，顯示測試儀器的相應信息及待測設備的測試結果。處理器中軟件設計主要是根據上位機的配置控制測試儀器實現光纖通道協(xié)議的功能；實現1553B協(xié)議、RS-422以及RS-485接口的功能。并根據上位機配置，收發(fā)指定的命令和數據；以及向上位機發(fā)送待測儀器的測試結果。
具體實施方式
十、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀的區(qū)別在于，上位機接口電路5為PCI總線接口或者PCIe總線接口。PCI是由Intel公司1991年推出的一種局部總線。從結構上看，PCI是在CPU和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級總線，具體由一個橋接電路實現對這一層的管理，并實現上下之間的接口以協(xié)調數據的傳送。管理器提供了信號緩沖，使之能支持10種外設，并能在高時鐘頻率下保持高性能，它為顯卡，聲卡，網卡，MODEM等設備提供了連接接口，它的工作頻率為33MHz/66MHz。PCI 是 Peripheral Component Interconnect (外設部件互連標準)的縮寫，它是目前個人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主板帶有最多數量的插槽類型，在目前流行的臺式機主板上，ATX結構的主板一般帶有5 6個PCI插槽，而小一點的MATX主板也都帶有2 3個PCI插槽，可見其應用的廣泛性。PCI總線是一種不依附于某個具體處理器的局部總線。管理器提供了信號緩沖，使之能支持10種外設，并能在高時鐘頻率下保持高性能。PCI總線也支持總線主控技術，允許智能設備在需要時取得總線控制權，以加速數據傳送。PCIe的全稱為PC1-Express是最新的總線和接口標準，它原來的名稱為“3G10”，是由英特爾提出的，很明顯英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標準。PCI Express總線支持雙向傳輸模式和數據分通道傳輸模式。其中數據分通道傳輸模式即PCI Express總線的xl、x2、x4、x8、xl2、xl6和x32多通道連接，xl單向傳輸帶寬即可達到250MB/s，雙向傳輸帶寬更能夠達到500MB/S。PCI Express總線充分利用先進的點到點互連、基于交換的技術、基于包的協(xié)議來實現新的總線性能和特征。電源管理、服務質量(QoS)、熱插拔支持、數據完整性、錯誤處理機制等也是PCIExpress 線所支持的高級特征。
權利要求
1.基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征是:它包括處理器(I)>FPGA(2)、光纖收發(fā)器(3)、RS422/485收發(fā)器(4)、上位機接口電路(5)、1553B協(xié)議芯片(6)、兩個隔離變壓器(7)和上位機⑶； 光纖收發(fā)器(3)用于進行光信號和電信號的相互轉換；RS422/485收發(fā)器(4)用于實現RS-422/485信號的電平轉換及數據收發(fā)； FPGA (2)用于與光纖收發(fā)器(3)進行數據交互；還用于與RS422/485收發(fā)器(4)進行數據交互；還用于與處理器(I)進行數據交互； 處理器(I)的上位機信號輸入或輸出端通過上位機接口(5)與上位機(8)的信號輸出或輸入端連接； 處理器(I)的1553B協(xié)議信號輸入或輸出端與1553B協(xié)議芯片￠)的1553B協(xié)議信號輸出或輸入端連接； 1553B協(xié)議芯片(6)通過兩個隔離變壓器(7)與外部1553B總結進行數據交互。
2.根據權利要求1所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征在于它還包括電源電路，所述電源電路用于給處理器(1)、FPGA(2)、光纖收發(fā)器(3)、RS422/485收發(fā)器(4)、上位機接口電路(5)、1553B協(xié)議芯片(6)和兩個隔離變壓器(7)提供工作電源。
3.根據權利要求1所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征在于光纖收發(fā)器(3)采用型號為FTLF8514P2的SFP模塊實現，或者采用型號為AFBR-57M5APZ的SFP模塊實現。
4.根據權利要求1 所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征在于每個隔離變壓器(7)均采用型號為PM-DB2725隔離變壓器實現，或者采用型號為B3227的芯片實現。
5.根據權利要求1所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征在于1553B協(xié)議芯片(6)采用型號為BU61580的1553B協(xié)議芯片實現。
6.根據權利要求1所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征在于RS422/485收發(fā)器(4)采用型號為MAX422芯片或MAX485芯片實現。
7.根據權利要求1所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征在于FPGA⑵采用帶有高速收發(fā)器的Arria II系列中EP2AGX45DF29芯片或EP2AGX12OTF29芯片實現，或者采用Stratix IV系列中的EP4SGX110DF29芯片或EP4SGX230DF29芯片實現。
8.根據權利要求1所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征在于處理器(I)采用在FPGA⑵中構建NIOS II軟核的方式實現。
9.根據權利要求1所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征在于處理器(I)采用PowerPC系列中的MPC8536芯片或MPC8572芯片實現；或者采用ARM系列中的S3C6410芯片或S3C2450芯片實現；或者ARM系列中的AT91SAM9200芯片或AT91SAM9263芯片實現。
10.根據權利要求1所述的基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，其特征在于上位機接口電路(5)為PCI總線接口或者PCIe總線接口。
全文摘要
基于FC-AE-1553的混合航電系統(tǒng)測試儀，涉及一種混合航電系統(tǒng)測試儀。它是為了解決目前無法對混合多種不同協(xié)議的航電系統(tǒng)進行測試的問題。它的光纖收發(fā)器用于進行光信號和電信號的相互轉換；RS422/485收發(fā)器用于實現RS-422/485信號的電平轉換及數據收發(fā)；FPGA用于與光纖收發(fā)器、RS422/485收發(fā)器和處理器進行數據交互；處理器的上位機信號輸入或輸出端與上位機的信號輸出或輸入端連接；處理器的1553B協(xié)議信號輸入或輸出端與1553B協(xié)議芯片的1553B協(xié)議信號輸出或輸入端連接；1553B協(xié)議芯片通過兩個隔離變壓器與外部1553B總結進行數據交互。本發(fā)明適用于對混合航電系統(tǒng)進行測試。
文檔編號H04L12/26GK103248537SQ20131017546
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月13日 優(yōu)先權日2013年5月13日
發(fā)明者喬家慶, 馮收, 付平, 鳳雷, 張佳寧, 樊帆 申請人:哈爾濱工業(yè)大學