基于PC104架構的某系列計算機通用測試平臺的設計與實現(xiàn)

　　某系列計算機應用于飛機的綜合顯示系統(tǒng)，自投入使用以來，已形成十多個型號，裝備飛機上百架。由于型號多、數(shù)量大、且裝備時間較長，產(chǎn)品的故障率逐年上升，維護面臨很大壓力。同時由于該系列計算機的功能較為復雜，通用的檢測儀器無法對其進行全面的檢測，而現(xiàn)有的專用測試設備僅能對系列中的一種或幾種型號的計算機進行檢測，導致目前裝備的專用檢測設備也有多種型號，不利于產(chǎn)品的維護。因此設計一種通用的測試平臺，能夠對系列中所有型號的計算機進行檢測，提高產(chǎn)品的維護效率顯得尤為重要。

　　PC104總線是國際上最早的嵌入式計算機總線標準，是一種專門為嵌入式控制而定義的工業(yè)控制總線，在硬件與軟件上與標準臺式PC／AT體系結構完全兼容，是一種優(yōu)化的、小型、堆棧式結構的嵌入式總線規(guī)范。按照該總線標準開發(fā)的PC104工控機為嵌入式應用提供了一種標準的系統(tǒng)平臺，該平臺的硬件體系結構和軟件開發(fā)與IBM PC機完全兼容，開發(fā)、維護和擴展都非常方便。開發(fā)人員可以將主要精力放在軟件和接口的設計上，配以不同功能的模塊，可以靈活地搭配組合為功能不同的監(jiān)控裝置。某系列計算機通用檢測平臺(以下簡稱通用檢測平臺)，采用了以PC104構架組成的處理單元，配置硬盤、電源、控制器、I／O等模塊，使用Windows XP操作系統(tǒng)，占用較少的系統(tǒng)資源，取得了較快的處理速度和較高的可靠性，能夠完成對系列內(nèi)所有型號計算機的檢測，同時具有人機交互簡單、顯示直觀等特點。

　　1 任務與功能需求

　　通用檢測平臺通過對被測計算機的外部接口的檢測，驗證產(chǎn)品的功能是否正常，為產(chǎn)品的二線檢測提供支持。在綜合分析某系列計算機所有型號產(chǎn)品的外部接口，并考慮通用檢測平臺自身擴展和維護的情況下，對通用檢測平臺的功能提出如下需求：

(1)能夠采集一路低電壓差分信號(LVDS視頻信號、18位、分辨率640×480)；
(2)提供1路ARINC429輸出通道，波特率12．5～100kb／s可調；
(3)提供1路RS422輸入／輸出通道，波特率19200bps／38400bps／460．8kbps可調；
(4)通用檢測平臺應具有自檢測功能；
(5)通用檢測平臺提供被測產(chǎn)品的供電電源，+28VDC，功率不超過100W。

　　2 硬件設計

　　通用檢測平臺的硬件設計以功能模塊為基本組件，包括CPU模塊、硬盤模塊、ARINC429模塊、RS422模塊、控制模塊等。這些模塊通過PC104總線連接，并利用標準的固定孔進行固定，形成棧式的緊湊結構，從而實現(xiàn)模塊之間任意搭接和系統(tǒng)功能的擴充。這種棧接式結構有利于設計較高密度、小體積、便攜式的測試平臺。通用檢測平臺的棧接式實物外型結構如圖1所示，其硬件電路的邏輯框圖如圖2所示。

　　2．1 PC104嵌入式工控機

　　本系統(tǒng)選用的PC104嵌入式工控機為威強科技的WAFER-945GSE2型，該型機按照ALL-IN-ONE技術設計，將CPU芯片、BIOS、內(nèi)存、USB接口、串口、VGA顯不接口、LVDS顯示接口、看門狗、實時時鐘及鍵盤／鼠標接口都集成在一塊標準的PC104總線板上，主要技術參數(shù)如下：a．主芯片：Intel Atom N270，1．6GHz；b．主板：Intel945GSE芯片組，集成533MHz／1GB內(nèi)存，集成1個VGA顯示接口和2個1 8位的LVDS顯示接口，支掙VGA接口和LVDS接口的同時顯示；c．BIOS：AMIBIOS；d．I／O：標準鍵盤、鼠標接口，1個RS 2 3 2接口，1個RS232／RS422／RS485接口，4個USB2．0接口，2個以太網(wǎng)接口；d．供電電源：+5VDC，3．1A。

　　2．2 標準模塊組件

　　通用檢測平臺使用的標準模塊組件如下：a．顯示屏：15”和6．4”兩個液晶顯示屏，其中15”屏用來顯示W(wǎng)indowsXP操作系統(tǒng)，6.4”屏用來檢測被測產(chǎn)品輸出的LVDS信號；b．硬盤：容量80GB，用來存儲操作系統(tǒng)及檢測程序；c．ARINC429模塊：方圓明科技的ARINC429-PC10 4-42板卡，2路發(fā)送通道，4路接收通道，波特率12．5kbps／48kbps／50kbps／100kbps可調；d．RS422模塊：迅能電子的CNS-P1-UART-4板卡，4個串行接口RS232／RS422／RS485可選，波特率最大460．8kbps；e．電源模塊：輸入電壓220V／50Hz，輸出電壓+5VDC 350W，+28VDC 200W。