曾建 王宗伟
贵州航天风华精密设备有限公司 贵州航天电器股份有限公司
摘要：本文详细叙述了基于PC104总线在某测试系统中的应用，并详细介绍了该测试系统的硬件结构组成、工作原理，软件结构和测试流程。
关键词：PC104总线；测试系统；应用
1 引言
PC104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线，是一种优化的、小型的、堆栈式结构的嵌入式控制系统。PC104与普通PC总线控制系统的主要不同点是：
小尺寸结构：标准模块的机械尺寸是3.6英寸×3.8英寸，即90mm×96mm；
堆栈式连接：去掉总线背板和插板滑道，总线模块之间总线的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬合连接，这种层叠封装有极好的抗震性。
低功耗：减少元件数量和电源消耗，4mA总线驱动即可使模块正常工作，每个模块1W～2W能耗。
2 基于PC104总线的某测试系统工作原理
基于PC104总线的某测试系统的原理框图如图1所示。
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图1 基于PC104总线的某测试系统原理框图
在整个测试系统中，PC104总线系统由计算机进行控制，完成对被测系统所有信号的输出控制，所有需测量的数字量、模拟量的采集，检查及控制所有与被测系统的通信传输、激励仪器和测试仪器等。被测系统主要由执行机构、无线电设备1、无线电设备2和动作机构组成。
该测试系统主要由A/D转换模块、D/A转换模块、I/O控制输入输出模块、通信系统和智能开关系统控制、激励仪器和测试仪器等组成。
PC104总线系统是测试系统完成自动配置的核心部件，它与计算机通过通信，接收计算机传来的数据并进行解析，将数据转化为控制指令按照时序完成数据采集、激励的施加、通信传输等，并将各个模块运行时的状态信息传回计算机，以保证计算机的管理软件可以实时控制信息处理组件的工作，在出现测试错误或状态不正常时及时关断电源，避免造成设备损坏。另外各模块还可以在计算机的控制下完成状态复位，以保证各个模块当前状态不受原来测试配置的影响。
由于被测系统的参数种类数量繁多，各信号特性不尽相同，所以，需要专门设计信号匹配组合，将信号通过放大、滤波等操作，转换成为满足信息处理组合需要的、能够识别的标准信号。信号匹配组合就是针对自动化测试系统的局限性，设计用来尽可能多的覆盖被测单元，完成自动化测试系统与被测单元的电气特性匹配。由于被测系统实际测试中需要用到的信号种类繁多，信号调理内容不尽相同，需对信号调理组件设置不同的模块，常用的模块有：增益、衰减、滤波、隔离、阻抗匹配等。各模块又根据所作用的信号、需要调理的参数范围不同，设计多个备用模块组，每组实现特定的功能以及参数范围供用户选择。
2.1 执行机构测试
执行机构测试是在测试软件的控制下，计算机组合通过PC104总线系统控制信号匹配组合完成对执行机构提供电压信号；计算机组合通过PC104总线系统控制执行机构测试仪形成激励信号；执行机构输出信号经信号匹配组合匹配后，送至PC104总线系统采集后送给计算机组合，计算机组合进行记录、处理并判断，最终完成执行机构的测试。
2.2 无线电设备1测试
无线电设备1测试是在测试软件的控制下，计算机组合通过PC104总线系统控制信号匹配组合完成对无线电设备1的供电和形成相应的模拟指令；计算机组合通过PC104总线系统控制目标模拟器形成无线电设备1的目标模拟信号，通过高频电缆及保护罩馈送至无线电设备1天线口面；无线电设备1的低频信号经信号匹配组合匹配后，送至PC104总线系统采集后送给计算机组合，计算机组合进行记录、处理并判断，最终完成无线电设备1的测试。
2.3 无线电设备2测试
无线电设备2测试是在测试软件的控制下，计算机组合通过PC104总线系统控制信号匹配组合提供电压信号；计算机组合通过PC104总线系统控制目标模拟器形成模拟的回波多普勒信号；计算机组合通过PC104总线系统控制频率相位自动微调；计算机组合通过PC104总线系统控制模拟设备形成模拟控制指令；无线电设备2输出信号经信号匹配组合匹配后，送至PC104总线系统采集后送给计算机组合，计算机组合进行记录、处理并判断，最终完成无线电设备2测试。
2.3 动机构测试
动作机构测试是在测试软件的控制下，计算机组合通过PC104总线系统控制信号匹配组合完成对被动作机构提供电压信号；计算机组合通过PC104总线系统控制动作机构测试仪形成激励信号；动作机构输出信号经信号匹配组合匹配后，送至PC104总线系统采集后送给计算机组合，计算机组合进行记录、处理并判断，最终完成动作机构测试。
3 软件设计
与PC系统兼容的操作系统、开发软件、应用软件都可以运行在PC104系统中，可以随时利用PC系统丰富的软件资源。
测试软件采用可视化编程工具VisualC++6.0编制，软件主要包括以下模块：
a)测试设备自检模块：完成各测试设备自检；
b)测试设备复位模块：完成各测试设备异常情况下的复位；
c)状态初始化模块：完成各测试设备的初始化预置；
d)测试流程控制模块：完成测试流程的控制；
e)输出控制及输入检查模块：完成输出及输入状态量判断及显示；
f)A/D数据采集模块：完成模拟量检查与显示；
g)D/A输出模块：完成数字量到模拟量的转换；
h)延时控制模块：完成测试流程时间调整；
i)通讯模块：用于测试设备与被测模块进行通讯；
j)数据处理模块：完成测试数据处理功能；
k)数据库管理模块：对测试数据进行管理；
l)报表打印模块：完成测试报表打印；
m)数据显示模块：完成测试数据屏幕显示；
测试软件与硬件系统相配合，完成对被侧设备的数据采集、测试以及故障诊断，并将测试结果进行存储、显示和打印。测试软件主要包括执行程序、测试程序、系统配置程序、用户界面程序、数据报表输出程序、故障诊断程序、图形显示程序等。各程序功能如下：
（1）执行程序：测试主程序，完成测试程序的选择，测试过程控制和诊断过程控制，是用户的最终可执行程序；
（2）测试程序：对被测单元的测试流程，每个被测单元有各自的测试程序；
（3）系统配置程序：完成被测信号与测试仪器端口的映射配置；
（4）用户界面程序：完成测试执行界面的自定义设置，即创建和设计的最终用户使用界面；
（5）数据报表输出程序：完成测试、诊断结果的输出报表生成；
（6）故障诊断程序：完成测试数据的诊断和分析；
（7）图形显示程序：完成测试结果图形化显示。
4 总结
本测试系统采用集中—分布式方案，对于数据的变换、采集、处理均在通用总线集中完成；微波信号的处理采用分布式结构，设计专用的设备来完成。这样的设计方案既满足功能、结构和电气接口的完整性和简化性，同时具有较好的系统电磁兼容性。
参 考 文 献
【1】自动测试系统集成技术，李行善，左毅，孙杰，2004.6，电子工业出版社。
作者简介：曾建（1983-07），男，汉族，籍贯：四川，学历：本科，职称：高工，研究方向：测控技术、自动控制