一种通用的雷达控制板测试平台的设计

2017-11-01航天南湖电子信息技术股份有限公司彭小雨

电子世界 2017年19期

关键词：控制板无源机柜

航天南湖电子信息技术股份有限公司彭小雨

一种通用的雷达控制板测试平台的设计

航天南湖电子信息技术股份有限公司彭小雨

探讨了雷达上的几种控制板的通用测试平台的设计方法，主要介绍了测试平台的组成、功能、工作过程以及设计方法，该设计支持雷达上的多种控制板的测试环境，最大程度上解决了该雷达测试平台种类繁多的问题，降低了硬件成本，有效的降低了资源的耗费。

FPGA；CPLD；雷达

引言

由于雷达装备比较庞大，装配于该雷达的设备量较多，用于监视控制雷达各分系统的控制板相应的也较多，这就给测试平台设计者、生成者、调试人员带来繁杂的工作量，为了解决这一问题，实现兼容多种控制板的测试功能，采用通用的硬件设计原则来设计此测试平台。为了满足多种测试板的测试需求，硬件电路尽量简化设计。采用Altera公司的FPGA大规模集成电路芯片，通过使用SOPC（System on Programmable Chip,简称为可编程片上系统）技术（即用大规模可编程器件的FPGA来实现SOC的功能）来实现所有的测试需求。Altera公司的Quartus II和Nios II EDS开发工具能快速地设计并实现测试平台的功能。

1 测试平台的设计

1.1 组成及功能

测试平台由一块测试板、两个5V直流电源模块、一个外置示波器、一个测试机柜和一块测试伺服控制板的面板等组成。其组成框图如下图1示。测试平台的基本功能是能测试伺服控制板、无源控制板、综合信息管理板、定时增益板、A（A频段）信号转接盒Ⅰ、Ⅱ、B（B频段）信号转接盒的数字接口部分。

图1 测试平台组成框图

1.2 工作过程

测试机柜从标准市电取电，转换为两路5V直流，一路提供给测试板，一路提供给综合信息管理板、定时增益板、无源控制板、伺服控制板，A信号转接盒Ⅰ、Ⅱ、B信号转接盒从测试板取电。测试板上的插座与机柜插座通过电缆连接，这样的设计保证综合信息管理板、定时增益板、无源控制板、伺服控制板、A信号转接盒Ⅰ、A信号转接盒Ⅱ、B信号转接盒既可以在机柜上进行测试，也可以在测试板上单独进行测试。测试板通过串口与计算机连接。计算机通过串口调试助手发送不同的报文给测试板，测试板收到报文之后，提取部分内容重新打包后转发给被测设备，没有转发的报文则用于产生被测设备所需的各类控制信号。这些控制信号一部分通过210芯插座传输给综合信息管理板，一部分则通过光纤传输。将测试板与被测设备插入对应的接口后，连接好光纤电缆，然后打开电源，即可以开始对综合信息管理板进行指标测试。

1.3 测试板设计

整合所有被测件的接口，设计的测试板包含一块FPGA芯片、收发各一路的光电转换模块，数据发送编码芯片一块，数据接收解码芯片一块，电平转换及驱动芯片（MAX3033、MAX3094、MAX9124、MAX9125）若干片，210芯插座五个，CPLD芯片一片，串行FLASH芯片五片。测试板电路原理框图如图2所示：

图2 测试板电路原理框图

（1）元器件设计

FPGA芯片采用ALTERA公司的EP2C70F672I8，此型号芯片性能稳定可靠，外围电路复杂程度合适，引脚分布均匀，适用于多层板的设计，用户可控的I/O数量也满足测试板的设计要求。主要用于完成各种通讯模拟功能及模拟综合信息管理板、定时增益板、无源控制板、伺服控制板、A信号转接盒Ⅰ、A信号转接盒Ⅱ、B信号转接盒所需的各类输入信号。

光电转换模块采用武汉电信公司的RXTM134-408，数据发送编码芯片采用安捷伦公司的HDMP-1032AG，数据接收解码芯片采用安捷伦公司的HDMP-1034AG,芯片所采用电路在被测件研制过程中都已经得到验证，属于可靠成熟技术。用于输入输出测试无源控制板的通讯信号。

电平驱动转换芯片采用MAXIM公司的系列产品，可以实现各种电平之间的转换，其中包括：MAX3033(TTL转RS485)、MAX3094(RS485转TTL)、MAX9124(TTL转LVDS)、MAX9125(LVDS转TTL)。用于各被测件的测试信号的电平驱动转换。

210芯插座与综合信息管理板、定时增益板、无源控制板、伺服控制板上的210插头相匹配。面板上的DC37SJ连接器与A信号转接盒Ⅰ、A信号转接盒Ⅱ、B信号转接盒的连接器相匹配。

CPLD采用ALTERA公司的EPM240芯片，用于控制切换程序。

串行FLASH采用ST公司的M25PV64芯片。用于存储不同的测试程序。

（2）程序切换设计

由于测试板兼顾测试多块插件的任务，所以需要在相同的硬件上实现多套不同的程序。使用指拨开关作为程序烧写与加载的地址信号，该地址信号作为CPLD的使能输入端控制程序烧写与加载的输出端，输出到对应的串行FLASH上。每次程序烧写时，拨动对应的开关，使能其中的一片串行FLASH；而程序加载时，将开关拨到与烧写时相同的状态，则可载入对应的程序至FPGA。需要烧写不同的程序时，只需要将开关拨到对应的地址即可，操作十分简便。

1.4 面板设计

为满足测试结果状态指示简单明确和被测件能直接连接于测试平台上的要求，面板设计时综合考虑各被测件的测试需求，设计了十二个状态指示灯、一个DE9串口（可连接计算机串口用做通讯串口），一个50芯和一个40芯的排针母座测试孔（可用示波器检测所有TTL信号）。一对光纤收发模块RTX134-408（连接无源控制板的光纤接口，用于其通讯测试）。

1.5 机柜设计

在验收交付时，各被测件与测试板对应的接口相连进行测试，其基本工作原理与用测试板直接调试是完全相同的，但是机柜可以很好的解决被测件反复插入测试板时造成的测试板变形问题，延长测试板的使用寿命。机柜侧面与背面设计成可以打开的状态，有利于测试过程中对部分时序信号的测量。机柜的电源输入为220V，后面安装有通用的三芯电源插座板，为电源模块提供电源输入。电源模块选用时充分考虑测试平台工作时的峰值电流，留有足够的余量，并有漏电、过载、过压、过流等保护功能。