0 引言

　　高速GJB289A總線(xiàn)是一種集中式的時(shí)分串行總線(xiàn),，其主要特點(diǎn)是分布處理、集中控制和實(shí)時(shí)響應(yīng)[1],。其可靠性機(jī)制包括防錯(cuò)功能,、容錯(cuò)功能、錯(cuò)誤的檢測(cè)和定位,、錯(cuò)誤的隔離,、錯(cuò)誤的校正、系統(tǒng)監(jiān)控及系統(tǒng)恢復(fù)功能[2],。采用雙冗余系統(tǒng),，有兩個(gè)傳輸通道，保證了良好的容錯(cuò)性和故障隔離,。

　　隨著高速GJB289A數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,，開(kāi)發(fā)人員和系統(tǒng)應(yīng)用人員迫切需要對(duì)高速總線(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試方法進(jìn)行研究，并開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的高速總線(xiàn)測(cè)試設(shè)備,。本文從數(shù)據(jù)總線(xiàn)電氣特性,、協(xié)議符合性和數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)通信等幾個(gè)方面進(jìn)行研究。

1 系統(tǒng)測(cè)試概述

　　數(shù)據(jù)總線(xiàn)固有特性受到速率提升影響的因素包括：信號(hào)衰減,、線(xiàn)纜阻抗和線(xiàn)纜間電容,。針對(duì)總線(xiàn)信號(hào)衰減、阻抗和電容,，可以采用專(zhuān)用測(cè)試工具一起進(jìn)行直接測(cè)量,。測(cè)試過(guò)程中需要準(zhǔn)備待測(cè)試線(xiàn)纜及電氣特性相關(guān)測(cè)試儀器[3]。

　　數(shù)據(jù)總線(xiàn)終端受到速率提升影響的因素主要是終端的協(xié)議符合性,，協(xié)議符合性測(cè)試需在特定設(shè)備上進(jìn)行,。測(cè)試需要準(zhǔn)備的設(shè)備包括：協(xié)議符合性測(cè)試儀、數(shù)據(jù)總線(xiàn)終端（總線(xiàn)控制器,、遠(yuǎn)程終端和總線(xiàn)監(jiān)控器各一臺(tái)）,、線(xiàn)纜和對(duì)應(yīng)的連接組件（線(xiàn)纜連接器、總線(xiàn)耦合器和總線(xiàn)終止器）[4],。

　　數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)通信受到信號(hào)頻率影響的因素包括：總線(xiàn)負(fù)載,、總線(xiàn)帶寬、總線(xiàn)延遲和總線(xiàn)效率[5],?？偩€(xiàn)系統(tǒng)通信的測(cè)試可由高速總線(xiàn)通信仿真平臺(tái)完成，平臺(tái)中配備有總線(xiàn)監(jiān)控器,、總線(xiàn)控制器,、備份總線(xiàn)控制器,、遠(yuǎn)程終端、完整的總線(xiàn)連接組件,、總線(xiàn)通信配置工具,、總線(xiàn)通信分析工具和總線(xiàn)通信性能分析工具[6]。

2 系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)搭建

　　GJB289A數(shù)據(jù)總線(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試需構(gòu)建與之配合的測(cè)試系統(tǒng)環(huán)境,，測(cè)試系統(tǒng)環(huán)境采用技術(shù)成熟的1553標(biāo)準(zhǔn)PC卡,、BM監(jiān)控卡、信號(hào)質(zhì)量測(cè)試儀,、數(shù)字示波器及工業(yè)計(jì)算機(jī)構(gòu)成的測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)搭建，1553標(biāo)準(zhǔn)PC卡設(shè)計(jì)與機(jī)載設(shè)備總線(xiàn)接口設(shè)計(jì)一致,，具有相同的總線(xiàn)電氣特性與性能特點(diǎn),。測(cè)試系統(tǒng)環(huán)境搭建按圖1所示結(jié)構(gòu)。

圖1  系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)示意圖

　　標(biāo)準(zhǔn)PC卡實(shí)現(xiàn)GJB289A總線(xiàn)BC/RT功能,，具有BC和RT方式多消息處理能力,。實(shí)現(xiàn)了基本的GJB289A數(shù)據(jù)傳輸，支持GJB289A規(guī)定的各項(xiàng)總線(xiàn)活動(dòng),。該板卡的對(duì)外接口包括：

　　(1)一路雙余度的高速GJB289A總線(xiàn)接口,，滿(mǎn)足GJB289A總線(xiàn)電氣特性要求；

　　(2)一路標(biāo)準(zhǔn)RS232接口,，用于調(diào)試信息輸出或提供簡(jiǎn)單的用戶(hù)控制信息交互（需定制）,；

　　(3)標(biāo)準(zhǔn)的PCI接口，直接與PC的PCI槽相連,；

　　(4)一路JTAG接口,，用于底層固件調(diào)試升級(jí)。

　　BM監(jiān)控卡實(shí)現(xiàn)1553B總線(xiàn)監(jiān)控功能,，對(duì)總線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行捕獲,，并計(jì)算出總線(xiàn)負(fù)載，記錄總線(xiàn)上總消息數(shù),、錯(cuò)誤消息,、無(wú)響應(yīng)消息等信息，用于系統(tǒng)功能和性能的分析,。該板卡的功能主要包括：

　　(1)BM監(jiān)控卡提供了PCI接口的GJB289A的強(qiáng)大功能,；

　　(2)集成了功能豐富的軟件，降低了開(kāi)發(fā)時(shí)間,。所有的數(shù)據(jù)總線(xiàn)功能支持API,；

　　(3)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、周期消息插入,、錯(cuò)誤檢測(cè),、微秒級(jí)的時(shí)間戳等,。

　　信號(hào)質(zhì)量測(cè)試儀用于測(cè)試總線(xiàn)信號(hào)質(zhì)量、信號(hào)衰減,。

　　數(shù)字示波器用于測(cè)試總線(xiàn)波形,，測(cè)試波形用于電氣特性測(cè)試。

3 系統(tǒng)測(cè)試

　　3.1 電氣特性測(cè)試

　　電氣特性測(cè)試中構(gòu)建一個(gè)終端有效性(Validation Test Plan,，VTP）測(cè)試平臺(tái),，開(kāi)發(fā)測(cè)試軟件配合平臺(tái)測(cè)試終端有效性。測(cè)試連接圖如圖2所示,。

圖2  測(cè)試連接圖

　　主要包含測(cè)試項(xiàng)：

　　(1)幅度測(cè)試：BT向UUT發(fā)出有效合法的發(fā)送指令命令UUT發(fā)送N個(gè)數(shù)據(jù)字,，或UUT向BT發(fā)出帶有N個(gè)數(shù)據(jù)字的接收指令，N是UUT設(shè)計(jì)能夠發(fā)送的最大數(shù)據(jù)字個(gè)數(shù),，測(cè)量總線(xiàn)系統(tǒng)電壓幅度,。

　　(2)上升下降時(shí)間測(cè)試：BT向UUT發(fā)出有效合法的發(fā)送指令命令UUT發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)字，或UUT向BT發(fā)出至少帶一個(gè)數(shù)據(jù)字的接收指令,，UUT輸出波形的上升和下降時(shí)間波形峰-峰值在10%～90%,；

　　(3)輸出波形畸變過(guò)沖與擾動(dòng)測(cè)試：BT向UUT發(fā)出有效合法的發(fā)送指令命令UUT發(fā)送至少一個(gè)數(shù)據(jù)字，或UUT向BT發(fā)出至少帶一個(gè)數(shù)據(jù)字的接收指令,，測(cè)量總線(xiàn)系統(tǒng)輸出波形畸變電壓,。

　　(4)輸出對(duì)稱(chēng)性測(cè)試：BT向UUT發(fā)出有效合法的發(fā)送指令命令UUT發(fā)送N個(gè)數(shù)據(jù)字，或UUT向BT發(fā)出N個(gè)數(shù)據(jù)字的接收指令(N都是UUT設(shè)計(jì)能夠發(fā)送的最大數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)),，從最末一個(gè)字的奇校驗(yàn)位過(guò)零點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算,，時(shí)間等于2.5 時(shí)，測(cè)量最大的殘余電壓值,。

　　電氣特性主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示,。

　　經(jīng)電氣特性驗(yàn)證，2 Mb/s GJB289A總線(xiàn)產(chǎn)品符合系統(tǒng)需求,。

　　3.2 協(xié)議符合性測(cè)試

　　協(xié)議符合性測(cè)試中構(gòu)建一個(gè)終端有效性測(cè)試平臺(tái),，開(kāi)發(fā)測(cè)試軟件配合平臺(tái)測(cè)試終端有效性。

　　(1)總線(xiàn)控制器測(cè)試：使用測(cè)試儀器測(cè)量總線(xiàn)控制器輸出信號(hào),，通過(guò)總線(xiàn)協(xié)議分析儀對(duì)總線(xiàn)控制器命令處理（遠(yuǎn)程終端發(fā)送命令,、遠(yuǎn)程終端接收命令、遠(yuǎn)程終端到遠(yuǎn)程終端命令,、方式指令和廣播命令等）,、數(shù)據(jù)連續(xù)性、超時(shí)等待,、超時(shí)處理和狀態(tài)字分析等協(xié)議進(jìn)行測(cè)試,，測(cè)試結(jié)果符合GJB289A-97規(guī)定的總線(xiàn)控制器協(xié)議；

　　(2)遠(yuǎn)程終端測(cè)試：使用測(cè)試儀器測(cè)量遠(yuǎn)程終端輸出信號(hào),，通過(guò)總線(xiàn)協(xié)議分析儀對(duì)遠(yuǎn)程終端響應(yīng)狀態(tài)字,、響應(yīng)時(shí)間,、數(shù)據(jù)處理、命令處理和子地址非法化等協(xié)議進(jìn)行測(cè)試,，測(cè)試結(jié)果符合GJB289A-97規(guī)定的遠(yuǎn)程終端協(xié)議,；

　　(3)總線(xiàn)監(jiān)控器測(cè)試：使用測(cè)試儀器測(cè)量總線(xiàn)監(jiān)控器輸出信號(hào)，通過(guò)總線(xiàn)協(xié)議分析儀對(duì)總線(xiàn)監(jiān)控器命令字識(shí)別,、數(shù)據(jù)字識(shí)別,、狀態(tài)字識(shí)別、消息時(shí)標(biāo),、錯(cuò)誤判斷和超時(shí)判別等進(jìn)行測(cè)試,。

　　(4)協(xié)議符合性測(cè)試依據(jù)主要包含：指令的響應(yīng)，要求終端對(duì)所有的合法指令作出正確的響應(yīng),；消息間隔,，要求最小間隔時(shí)間為2.0 μs，有效指令字的間隔時(shí)間為2.0 μs～6.0 μs,，時(shí)間超過(guò)7.0 μs時(shí),，應(yīng)作無(wú)響應(yīng)超時(shí)處理,；傳輸速率應(yīng)是2.0 Mb/s,，用來(lái)發(fā)送編碼數(shù)據(jù)的各個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘的長(zhǎng)期穩(wěn)定性為±0.1%（即±500 Hz）；奇校驗(yàn),，采用字的最后一位應(yīng)用作前16位的奇偶校驗(yàn),；字長(zhǎng)應(yīng)為16 bit有效位加同步頭加奇偶校驗(yàn)位，總共20 bit時(shí),；雙相編碼驗(yàn)證曼徹斯特Ⅱ型雙相電平碼的編碼碼間錯(cuò)誤,、同步頭編碼驗(yàn)證同步頭編碼出現(xiàn)錯(cuò)誤的檢測(cè)能力；消息長(zhǎng)度驗(yàn)證消息中數(shù)據(jù)字各色錯(cuò)誤檢測(cè)能力,、方式指令驗(yàn)證方式指令錯(cuò)誤檢測(cè)能力,。其主要技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

　　經(jīng)協(xié)議符合性驗(yàn)證驗(yàn)證,，2 Mb/s的GJB289A總線(xiàn)產(chǎn)品符合系統(tǒng)需求,。

　　3.3 系統(tǒng)通信測(cè)試

　　總線(xiàn)系統(tǒng)通信由總線(xiàn)控制器、遠(yuǎn)程終端和通信鏈路共同完成,，電氣特性及協(xié)議符合性測(cè)試在通信鏈路測(cè)試和終端特性測(cè)試中進(jìn)行,，系統(tǒng)級(jí)測(cè)試主要測(cè)試系統(tǒng)通信過(guò)程中的總線(xiàn)負(fù)載、總線(xiàn)性能,、總線(xiàn)效率和總線(xiàn)延遲率等關(guān)鍵參數(shù)[7-9],。測(cè)試原理主要根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行ICD設(shè)計(jì)，并使用總線(xiàn)配置工具完成總線(xiàn)控制器的配置[10],，同時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)中所有的遠(yuǎn)程終端,，達(dá)到預(yù)定總線(xiàn)通信狀態(tài),，然后使用總線(xiàn)監(jiān)控器進(jìn)行總線(xiàn)監(jiān)控?？偩€(xiàn)監(jiān)控器將總線(xiàn)通信數(shù)據(jù)保存,，然后使用總線(xiàn)通信分析工具分析總線(xiàn)負(fù)載、總線(xiàn)性能,、總線(xiàn)延遲和總線(xiàn)效率等參數(shù),，即可完成高速數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)通信測(cè)試。

　　高速GJB289A數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試中按照ICD文件定義在GJB289A總線(xiàn)系統(tǒng)中加載配置工具生成的總線(xiàn)表,，在GJB289A總線(xiàn)系統(tǒng)中加載總線(xiàn)數(shù)據(jù),，啟動(dòng)各個(gè)模擬終端的數(shù)據(jù)收發(fā)，記錄總線(xiàn)運(yùn)行記錄,，最后使用總線(xiàn)性能分析工具對(duì)總線(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)分析,，將分析結(jié)果與過(guò)程設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行比較，分析過(guò)程設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性,，并對(duì)過(guò)程設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修訂和完善,。系統(tǒng)級(jí)測(cè)試主要技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

　　在高速GJB289A數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試中,，系統(tǒng)功能正常,，通信可靠穩(wěn)定，未出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)錯(cuò)誤情況,，總線(xiàn)性能指標(biāo)符合系統(tǒng)要求,。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文對(duì)高速總線(xiàn)通信系統(tǒng)測(cè)試方法進(jìn)行了研究，介紹了GJB289A總線(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)的搭建及系統(tǒng)測(cè)試方法,，在高速GJB289A數(shù)據(jù)總線(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試中,，可確保總線(xiàn)系統(tǒng)在電氣特性,、協(xié)議符合性和總線(xiàn)通信等方面得到充分驗(yàn)證,；可提高高速總線(xiàn)通信系統(tǒng)測(cè)試效果，提高總線(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)質(zhì)量和開(kāi)發(fā)效率,，為高速總線(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)的推廣應(yīng)用保駕護(hù)航,。

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