大型导弹测试系统通用信号调理平台的设计

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2009-01-10 22:58:13

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摘要：结合大型导弹检测设备发展的现状，指出了设计通用信号调理平台的必要性，给出了应用ISP技术实现的通用信号调理平台的硬件框架，介绍了实现ISP器件逻辑功能的步骤，提出并解决了平台通用性设计过程中的几个关键问题。ISP技术简化了系统设计，使通用信号调理平台具有结构紧凑、控制灵活、通用性和可扩充性强的结构特点。

关键词：信号调理在系统可编程通用性 VXI总线测试

信号调理平台设计是构建基于VXI总线的大型导弹测试系统的重要环节，也是其硬件实现的首要任务。当前，大型导弹装备型号的增加、规模的增大和复杂程度的增强，给测试设备信号调理平台的设计提出了新的挑战。若针对不同型号的大型导弹装备设计专用的信号调理平台，工作量巨大，重复开发严重，经济价格低，不利于装备通用化、标准化、系列化的形成。在系统可编程（ISP即in-System Programmability）技术的出现代表着新一代PLD的发展方向，它提供了现场系统重构和现场系统用户化的可能性，使遥控现场升级和维护成为可能，javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>用它来实现信号转接模块的程控单元非常合适。为此，本文基于ISP设计了大型导弹测试系统的通用信号调理平台，满足了不同型号导弹的测试需求。

1 ISP技术

可编程逻辑器件（Programmable Logic Device）诞生于20世纪70年代，是一种由用户编程来实现某种特定功能的新型逻辑器件，自问世以来，经历了从PROM、PLA、PAL、GAL等低密度PLD到CPLD、FPLD等高密度PLD的发展过程。目前器件的集成度越来越高，功能不断增强，逻辑门数已从5000门增加到200万门，有些甚至达到上千万门。1991年出现的ISP技术给PLD提供了新的发展空间，代表着新一代PLD技术发展的方向。它主要有以下特点：

（1）缩短了系统设计试制的周期，降低了试制成本；

（2）缩小了芯片的体积并简化了生产流程；

（3）方便了系统的维护和升级；

（4）提高了系统的可测试性，增加了系统的可靠性。

ISP器件的开发不需要编程器，可直接通过电缆将逻辑功能代码下载到器件中。VHDL语言作为主流的开发平台已被IEEE制订为IEEE1076.3标准，它用特定的语法对器件的逻辑功能进行描述，给现场系统重构和功能用户化提供了便捷的开发工具，简化了系统设计。

2 信号调理平台

信号调理平台是连接后端大型导弹装备被测对象和前端VXI模块资源的中间环节，javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>如图1所示。它的功能主要包括以下两点：第一，在被测对象方面，它实现被测信号在调理总线上的分配、转接以及在调理模块内的放大、隔离、滤波等变换，给VXI测试资源提供干净、稳定的被测信号。第二，在VXI模块资源方面，它负责将电源信号、激励信号传输到被测对象，将测试信号与被测对象进行连接、切换，并保持与VXI电气规范最大限度的兼容。

3 信号调理平台的实现

3.1 硬件框架

信号调理平台采用“适配器+信号调理总线+信号调理模块”的结构形式，如图2所示。适配器汇总被测信号、测试信号和激励信号，并把它们传送到信号调理总线，通过在规范的与电气无关的信号调理总线上插接即插即用的信号调理模块，实现平台的集成。

为提高信号调理平台的通用化、标准化程度，调理电路分为控制模块、通用模块、专用模块和扩展模块，采用标准卡式结构，通过96芯DIN连接器与信号调理总线构成插拔结构，并固定在嵌入式机箱中。各模块之间的连接关系如图3所示。控制模块接收来自工控机数字I/O卡的指令，对整个调理平台实施程控管理；通用模块主要对测试信号完成动态分配和预处理，内部电路包括模块控制电路、信号分配电路、模拟信号处理电路、I/O信号处理电路等，结构如图4所示；专用模块实现某些特殊功能，如通道自检、测试某些被测对象时的特殊信号调理等；扩展模块用于系统的功能扩展。

3.2 信号调理模块设计

3.2.1 ISP器件的选择

通用信号调理平台对ISP器件的规模没有很高的要求，但要求其性能可靠、开发灵活、重构能力强、通用性好。Lattice公司的ispLSI系列、Altera公司的7000S和9000系列、Xilinx公司的XC9500系列是较为常用的ISP器件，其中，Lattice公司是ISP的率先提出者，在这方面的技术比较成熟。它的ISP芯片属于中小规模CLPD，包括6个系列，产品种类丰富、javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>价格便宜、开发灵活，能直接应用于系统上；开发平台ispDesign EXPERT和PACDesigner功能强大，使用简洁。该公司还在1999年率先推出了在系统可编程模拟器件（ispPAC），给模拟电路的接口设计带来了革命性突破。为此，文中信号调理平台的控制电路和数字信号调理电路采用Lattice公司的ispLSI032实现，模拟信号调理电路采用ispPAC20实现。