基于NI LabWindows/CVI, LabVIEW和PXI開發(fā)集成的航空電子

　　挑戰(zhàn)：

　　利用商業(yè)現(xiàn)成可用(commercial off-the-shelf, COTS)的硬件，開發(fā)一款集成的航空電子測試系統(tǒng)，配有若干非標準視頻接口和一個專屬的串口通信總線，以減少開發(fā)成本和開發(fā)時間。

　　解決方案：

　　使用NI LabWindows?/CVI和Labview FPGA模塊，利用一個PXI機箱和一個集成的NI控制器， 兩個NI可重配置的I/O(RIO)模塊來處理非標準的視頻聲畫同步、管理私有串口協(xié)議，另外使用兩個模塊生成非標準的視頻和一些信號路由矩陣信息。

　　軍用航空電子設(shè)備的生產(chǎn)需要經(jīng)過一些特殊的步驟，如產(chǎn)品驗收，項目認證以及對交付后的產(chǎn)品進行單元測試等。這些就需要設(shè)計和生產(chǎn)一些非常復(fù)雜的測試系統(tǒng)去模擬技術(shù)環(huán)境、檢測被測器件。幾乎所有的案例里，軍用航空電子設(shè)備的I/O接口都有其專有的協(xié)議標準，需要特殊電子板卡進行通信，這也導(dǎo)致了大量的時間、金錢和資源的浪費。

　　因此，我們公司設(shè)計了通用的可編程集成測試系統(tǒng)。其它公司可以很輕松地將該系統(tǒng)改進以適用于各種不同的設(shè)備。特別是來自羅馬的Pomezia的工業(yè)工程部門和相關(guān)的測試工程小組正在生產(chǎn)一系列能夠與NI平臺完全集成的PXI嵌入式板卡。后者將要實現(xiàn)在航空電子設(shè)備生產(chǎn)檢測中所需的一些最經(jīng)典和最常用的功能。這些小組正在Selex Galileo PXI模塊和NI PXI模塊的基礎(chǔ)上配置一些PXI測試的核心系統(tǒng)，作為一般航空電子設(shè)備檢測的基礎(chǔ)平臺。

　　集成的航空電子測試系統(tǒng)

　　在這項應(yīng)用任務(wù)中，我們需要創(chuàng)建一個自動測試站臺，為Tornado戰(zhàn)斗轟炸機測試新的LCD顯示器。這些顯示器帶有四個單色視頻輸入，而且都具有非標的分離式同步機制(時序和幅值)，兩個RGB視頻輸入(一個按照標準協(xié)議，另一個幅值非標)，一個單色視頻輸出，同樣具有非標的分離式同步機制，一個標準的RGB輸出以及一個基于專屬協(xié)議的串口通訊總線。

　　我們利用LabWindows/CVI和 LabVIEW FPGA開發(fā)了一個應(yīng)用軟件。PXI平臺核心由一臺NI PXI-1045機箱和一臺NIPXI-8108控制器，兩臺NI PXI-5421任意波形發(fā)生器，一臺NIPXI-7811R RIO模塊，一臺NIPXI-7852RRIO模塊，自動信號路由矩陣和PXI-8432/33/34組成。

　　我們使用了兩個任意波形發(fā)生器同時為非標準的單色接口生成視頻分量，使用PXI-7811R模塊產(chǎn)生兩個場線同步信號，用于STANAG 3350 B類同步信號的重構(gòu)，使得由被測元件產(chǎn)生的非標準同步機制的信號能夠用一個普通的顯示器進行視頻輸出。PXI-7852R模塊管理著專屬串行總線。我們在PXI核心平臺中加入了一小塊電路來協(xié)調(diào)各個信號間不同電平等級。

　　我們開發(fā)了一款應(yīng)用軟件來管理PXI-5421模塊。用戶可以以兩個分辨率適當?shù)牟煌粓D圖像為基礎(chǔ)，產(chǎn)生交錯的單色視頻分量，以滿足被測元件單色視頻輸入接口的要求。每當PXI-5421模塊開始生成一個新的半場信號和一個新的線信號時，任意波形發(fā)生器就會為PXI-7811R提供了一個開始觸發(fā)，PXI-7811R就將按照單色視頻接口的特殊要求，開始產(chǎn)生場和線的分離式同步信號。因為我們需要這項測試能盡可能靈活地管理同步脈沖，我們選擇了現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)模塊來產(chǎn)生這些脈沖。綜合考慮了可用編程容量、速度和成本之后，PXI-7811R模塊是最好的選擇。

　　PXI-7811R模塊同樣從待測單元的單色接口接收兩個非標的分離式同步信號。在每一個場同步脈沖的下降沿，一個對應(yīng)的線同步信號變化沿就可以將奇偶半場區(qū)分開來。為了正確匹配，這套系統(tǒng)可以產(chǎn)生一個獨特的同步信號，該信號擁有STANAG 3350 B類同步信號的特征。系統(tǒng)重新將視頻元件產(chǎn)生的同步信號組合起來，并發(fā)送給通用顯示器的復(fù)合視頻、消隱以及同步 (CVBS) 輸入端，從而使該待測單元的單色視頻輸出可視化。

　　PXI-7852模塊管理著專屬串行總線通訊協(xié)議，在通過PXI-5421產(chǎn)生發(fā)送給待測元件的視頻信號的同時通過PXI-7811處理由被測元件傳回的視頻信號。該協(xié)議包含兩個信號通道，一個通道單輸出，一個通道單輸入，輸入通道接受32位消息，輸出通道傳輸40位消息。每一個通道都有兩條物理信號巷道實現(xiàn)，一條為時鐘巷道，一條為數(shù)據(jù)巷道。接收通道還將負責(zé)解碼收到的消息(串行數(shù)據(jù)還原)，隔離錯誤，提取數(shù)據(jù)，以及在測試站臺顯示器上演示結(jié)果。

　　發(fā)送通道需要能夠?qū)⑽谋灸_本上讀取的消息轉(zhuǎn)化為串行消息用于傳輸，同時還要能識別錯誤的輸入。因為這些協(xié)議是非標準的，該系統(tǒng)需要一個非常靈活的設(shè)計，可以以最小的時間和成本應(yīng)對不同的需求。我們選擇了NI-7852R FPGA模塊，因為在與LabVIEW FPGA模塊結(jié)合之后，它將 幫助我們達到我們所有的目標。

　　我們使用LabWindows/CVI開發(fā)圖形化用戶界面，管理所有的指令，控制站臺的儀器，并解析實現(xiàn)自動化測試的函數(shù)。我們利用LabVIEW軟件和LabVIEW FPGA模塊中與視頻接口和串行通訊相關(guān)的函數(shù)編寫VI。然后將在LabVIEW中創(chuàng)建的VI連接到LabWindows/CVI主程序中，從而滿足測試該單元的所有需求。圖2和圖3展示了LabVIEW編寫的兩個圖形化代碼，它們可以從一個位圖文件生成視頻分量，并且實現(xiàn)串行總線的傳輸功能。