一种基于ZYNQ的航电多协议总线测试平台

本发明属于航电机载设备测试领域，涉及一种基于zynq的航电多协议总线测试平台。适用于航电系统中gpm板卡和ioc板卡协作所实现的多协议数据转换功能测试，同时能够兼容其他设备的arinc664、arinc429、arinc717、arinc708和arinc825总线通信测试。

背景技术：

1、在机载航电系统中，gpm(general processor module，通用处理模块)板卡和ioc(input/output concentrator，输入/输出集中器)板卡是rdiu(remote data interfaceunit,远程数据接口单元)中重要的数据处理设备，需要配合完成arinc664、arinc429、arinc717以及模拟量和离散量等多种协议的数据转换。其中gpm板卡需要向ioc板卡发送xml(extensible markup language,可扩展标记语言)配置文件，ioc板卡则负责根据配置信息完成数据转换。为了保障gpm板卡和ioc板卡的高可靠性运行，需要对gpm板卡和ioc板卡所实现的多协议数据转换功能进行测试。但目前没有一种设备或平台用来实现该测试需求。

2、此外，虽然目前存在一些航空总线的通用测试设备，但这些设备每次测试只能够单独实现某一种总线的通信测试，无法实现不同协议总线之间的数据转换测试，不能很好的满足实际航电系统的测试需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于zynq的航电多协议总线测试平台，一方面能够实现gpm板卡和ioc板卡协作完成的arinc664、arinc429、arinc717、以及模拟量和离散量等多种协议数据转换功能测试，另一方面能够兼容其他设备的多种协议总线通信测试及不同总线之间的数据转换测试，其中所能测试的总线包括arinc664、arinc429、arinc717、arinc708以及arinc825。同时本发明支持pc机模拟gpm板卡的xml文件配置功能，通过pcie总线向ioc板卡发送xml配置文件，实现ioc板卡多协议数据转换的测试。本发明还为gpm板卡提供了离散量输入、网络接口以及spi通信测试接口，能够实现gpm板卡的功能测试。

2、实现本发明目的的具体技术方案是：

3、一种基于zynq的航电多协议总线测试平台，该平台包括pc机及测试台，pc机与测试台连接，所述测试台包括fpga可编程门阵列zynq子系统、电源模块、多协议总线收发模块、继电器阵列模块、待测信号接入模块、离散量生成模块、网络接口模块和spi通信接口模块；

4、所述pc机分别与测试台中的fpga可编程门阵列zynq子系统和待测信号接入模块连接；

5、所述fpga可编程门阵列zynq子系统分别与电源模块、多协议总线收发模块、继电器阵列模块及待测信号接入模块连接；

6、所述电源模块为fpga可编程阵列zynq子系统、多协议总线收发模块、继电器阵列模块、待测信号接入模块、网络接口模块及spi通信接口模块供电；

7、所述多协议总线收发模块分别与fpga可编程门阵列zynq子系统和继电器阵列模块连接；

8、所述待测信号接入模块分别与fpga可编程门阵列zynq子系统、继电器阵列模块、离散量生成模块、网络接口模块及spi通信接口模块连接；其中：

9、所述pc机内设有xml配置模块和测试指令下发模块，所述xml配置模块与待测信号接入模块连接，用于实现多种协议总线收发信息的配置；所述测试指令下发模块与fpga可编程门阵列zynq子系统连接，用于发布总线测试指令并接收测试结果；

10、所述fpga可编程门阵列zynq子系统包括zynq芯片、2*2gb 16bit ddr3存储器、flash模块、sd卡模块、usb-uart接口模块和dac电源调控模块；所述2*2gb 16bit ddr3存储器、flash模块、sd卡模块、usb-uart接口模块和dac电源调控模块分别与zynq芯片连接；所述zynq芯片分别与多协议总线收发模块、继电器阵列模块及待测信号接入模块连接；所述zynq芯片控制继电器阵列模块中各个继电器的开关；所述2*2gb 16bit ddr3存储器与zynq芯片连接，用于实现zynq芯片ps端的启动；所述flash模块与zynq芯片连接，用于实现将程序固化到flash中；所述sd卡模块与zynq芯片连接，用于实现将程序固化到sd卡中；所述usb-uart接口模块与zynq芯片和pc机连接，用于实现zynq芯片与pc机的通信；所述dac电源调控模块与zynq芯片和电源模块连接，用于实现电源电压可调；

11、所述多协议总线收发模块包括arinc429总线发送模块、arinc429总线接收模块、arinc717总线收发模块、arinc708总线收发模块及arinc825总线收发模块；所述arinc429总线发送模块、arinc429总线接收模块、arinc717总线收发模块、arinc708总线收发模块及arinc825总线收发模块分别与继电器阵列模块和可编程门阵列zynq子系统连接，形成总线测试链路；

12、所述待测信号接入模块包括gpm板卡/arinc664子卡卡槽、ioc板卡卡槽及多协议总线通用接口模块；所述gpm板卡/arinc664子卡卡槽与ioc板卡卡槽连接，用于实现gpm板卡与ioc板卡的pcie通信及spi通信；所述gpm板卡/arinc664子卡卡槽与pc机连接，用于实现ioc板卡上多种协议数据转换信息的配置；所述gpm板卡/arinc664子卡卡槽与离散量生成模块连接，用于实现向gpm板卡提供离散量数据；所述gpm板卡/arinc664子卡卡槽与网络接口模块连接，用于实现向gpm板卡提供网络连接接口；所述gpm板卡/arinc664子卡卡槽与spi通信接口模块连接，用于实现向gpm板卡提供spi通信测试接口；所述ioc板卡卡槽与fpga可编程门阵列zynq子系统连接，用于实现基于spi通信的模拟量数据转换测试；所述ioc板卡卡槽与继电器阵列模块连接；所述ioc板卡卡槽与离散量生成模块连接，用于实现向ioc板卡提供离散量数据；所述多协议总线通用接口模块与继电器阵列模块连接。

13、所述dac电源调控模块由dac芯片和运算放大器构成，与电源模块中gpm板卡/arinc664子卡卡槽及ioc板卡卡槽供电电路连接，实现gpm板卡和ioc板卡的12v电源电压在±3％内可调。

14、所述arinc429总线发送模块采用hi-8596驱动芯片；

15、所述arinc429总线接收模块采用hi-8448驱动芯片；

16、所述arinc717总线收发模块采用hi-3718驱动芯片；

17、所述arinc708总线收发模块采用hi-1573驱动芯片；

18、所述arinc825总线收发模块采用tja1050芯片作为can总线收发器。

19、所述继电器阵列模块采用双刀双掷继电器，实现多协议总线差分信号的测试通道选择；其中当所述继电器模块中的继电器处于关闭状态下，多协议总线收发模块与多协议总线通用接口模块中的总线测试信号连通；当继电器处于打开状态下，多协议总线收发模块与ioc板卡卡槽中的总线测试信号连通。

20、所述gpm板卡/arinc664子卡卡槽能够用于接入pc机、gpm板卡以及arinc664子卡；当使用金手指接入pc机时，通过pcie总线实现gpm板卡向ioc板卡发布xml配置信息的模拟；当接入gpm板卡时，实现gpm板卡与ioc板卡之间的pcie总线通信及spi通信；当接入arinc664子卡时，实现arinc664总线协议的测试；

21、所述ioc板卡卡槽用于接入ioc板卡，用于实现多协议总线数据的转换。

22、所述离散量生成模块由地/开的拨码开关实现。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、(1)本发明作为一种航电多协议总线测试平台，能够实现航电机载系统中gpm板卡和ioc板卡协作所实现的多协议数据转换功能测试，同时能够兼容其他设备的多种协议总线测试，包括arinc664、arinc429、arinc717、arinc708以及arinc825总线，具有高实用性和高灵活性。

25、(2)本发明不仅能够实现不同协议总线的独立通信功能测试，同时还能够实现不同协议总线之间的转发测试。

26、(3)本发明采用继电器阵列实现同一种总线的多通道选择测试，只需要一路总线收发驱动器，能够实现多路总线通道的测试，节约了成本的同时也降低了fpga芯片资源利用，减小了芯片的线路驱动负担。

27、(4)本发明采用dac电源调控模块对提供给gpm板卡和ioc板卡的电源电压进行调控，提高了调控精度以及所需电源电压的稳定性。

28、(5)本发明使用zynq系列芯片作为硬件基础架构，该芯片内部集成了arm的处理系统和fpga可编程逻辑，使得上位机测试指令和下层测试逻辑的通信连接更加高效。

29、(6)本发明由自主设计的高速印刷电路板为基础，fpga程序和c语言程序均由发明人团队自行开发，不借助任何成品模块。硬件系统保证了信号完整性和电源完整性，性能良好、工作稳定。