基于PXI平臺(tái)的光電通信轉(zhuǎn)換器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者何勁松上海電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院（上海201411)

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何勁松（1985-），女，碩士，講師，研究方向：智能算法與測(cè)試測(cè)量。

摘要：光電通信轉(zhuǎn)換器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是根據(jù)光纖模塊產(chǎn)品的外部接口規(guī)范設(shè)計(jì)的，并且該設(shè)計(jì)是將基于PXI平臺(tái)的模塊化產(chǎn)品與離散測(cè)試儀器結(jié)合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)的。接口通訊功能和性能指標(biāo)測(cè)試功能可以完成不同產(chǎn)品的自動(dòng)測(cè)試。

簡(jiǎn)介

在國(guó)防，軍工，核電等領(lǐng)域，為了保證通信的穩(wěn)定性和可靠性，并要求兼具較高的EMC電磁兼容性能，通常選擇抗干擾性高的光纖通信方式。電磁干擾性能，因此設(shè)計(jì)了一種光電通信轉(zhuǎn)換器，它是將RS-422 / 485子卡的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的轉(zhuǎn)換模塊。當(dāng)前，設(shè)計(jì)有兩種主要類型。第一種是光電轉(zhuǎn)換器-A，它支持4個(gè)發(fā)送和4個(gè)接收信號(hào)轉(zhuǎn)換。第二種是光電轉(zhuǎn)換器-B，它支持4發(fā)送到8發(fā)送，即4個(gè)發(fā)電信號(hào)。它被轉(zhuǎn)換成8個(gè)發(fā)光信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多重分配。為了測(cè)試這兩種產(chǎn)品的功能和性能指標(biāo)，有必要設(shè)計(jì)一套自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備分別對(duì)它們進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。

本文介紹的光電通信轉(zhuǎn)換器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是根據(jù)“光纖模塊測(cè)試要求”文檔設(shè)計(jì)的，結(jié)合了基于PXI平臺(tái)的模塊化產(chǎn)品和分立的測(cè)試儀器，包括電氣設(shè)計(jì)和硬件設(shè)備選擇。模型和軟件設(shè)計(jì)的三個(gè)部分確保了產(chǎn)品在開發(fā)和生產(chǎn)過程中功能和性能的正確性，并為產(chǎn)品開發(fā)提供反饋。

1個(gè)測(cè)試要求

光電通信轉(zhuǎn)換器模塊需要測(cè)試的技術(shù)指標(biāo)包括：

1)輸入電壓測(cè)試

電源接口連接到24V電壓源。開機(jī)后，觀察8個(gè)光導(dǎo)下方的LED燈；用萬用表測(cè)試電源的兩端是否短路。如果沒有短路，請(qǐng)加載24V輸入電壓，輸入電壓范圍為0?24V，誤差為±10％。測(cè)試每個(gè)邊緣電壓值，以查看模塊是否可以正常工作。

2)輸出信號(hào)環(huán)路測(cè)試

從連接器輸入RS422信號(hào)。傳輸速率分別為1M和5M時(shí)，分別測(cè)試模塊光纖頭的收發(fā)是否正常。

3)光功率測(cè)試

光功率指數(shù)：-15.2dbm（20MbD d2d2十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，如果開，峰值為60mA，則為峰值）。

4)接收器靈敏度測(cè)試

接收頭靈敏度指標(biāo)：-34.4dbm（20MbD d2d2十六進(jìn)制數(shù)據(jù)2km 62.5 / 125um光纖，誤碼率BER = 10-1 2)。

5)在線產(chǎn)品測(cè)試

有必要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行在線測(cè)試，以測(cè)試1M和5M速度下的通信功能是否正常，并檢測(cè)誤碼率等技術(shù)指標(biāo)。

2電氣設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)試要求，設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過結(jié)合基于PXI平臺(tái)的模塊化產(chǎn)品和離散測(cè)試儀器而設(shè)計(jì)的。通過GPIB總線連接和控制PXI測(cè)試平臺(tái)和離散測(cè)試儀器，以實(shí)現(xiàn)測(cè)試資源的統(tǒng)一調(diào)度。

測(cè)試系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該系統(tǒng)的測(cè)試資源包括兩部分：PXI測(cè)試資源，離散測(cè)試儀器和程控?cái)z像機(jī)。其中，主控制器通過GPIB接口控制每臺(tái)離散儀器，通過以太網(wǎng)控制攝像機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試資源的統(tǒng)一調(diào)度和控制。

1) PXI測(cè)試資源。該部分的主要測(cè)試功能包括：被測(cè)產(chǎn)品的電源控制功能，被測(cè)產(chǎn)品的引腳開-關(guān)測(cè)試功能，422通信測(cè)試功能，關(guān)斷控制功能以及被測(cè)產(chǎn)品的輸出功率測(cè)試功能。

2)離散測(cè)試儀器。這部分的主要測(cè)試功能包括：為被測(cè)產(chǎn)品提供電源，測(cè)試被測(cè)產(chǎn)品的光功率，以及測(cè)試被測(cè)產(chǎn)品的光信號(hào)衰減。

3)程控?cái)z像機(jī)，該部分主要為DUT上的LED指示燈拍照，并將圖像分析與測(cè)試軟件相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)DUT的LED指示燈的測(cè)試功能。

3硬件設(shè)備選擇

根據(jù)測(cè)試要求，進(jìn)行硬件選擇。該系統(tǒng)的硬件測(cè)試資源主要包括表1中所示的模塊。

4軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用NI公司的LabVIEW軟件進(jìn)行開發(fā)。主控制程序軟件采用“基于隊(duì)列的動(dòng)態(tài)多功能生產(chǎn)者和消費(fèi)者”設(shè)計(jì)模式。 “生產(chǎn)者”線程是人機(jī)交互界面，它攔截用戶操作并將相應(yīng)的命令發(fā)送到“消費(fèi)者”線程。 “消息管理機(jī)構(gòu)”負(fù)責(zé)將命令分發(fā)到各個(gè)功能模塊或在其自己的線程中完成相應(yīng)的處理。

系統(tǒng)軟件包括軟件模塊，例如主控制程序，系統(tǒng)管理模塊，資源管理模塊和信號(hào)管理模塊。軟件架構(gòu)如圖2所示。

該軟件基于測(cè)試引擎+測(cè)試線程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。每個(gè)引擎獨(dú)立運(yùn)行并負(fù)責(zé)自己的功能線程，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試的并行操作。該軟件的模塊介紹如下：

1)人機(jī)界面，主要提供用戶操作菜單和按鈕，并顯示測(cè)試執(zhí)行狀態(tài)；

2)系統(tǒng)管理引擎，包括系統(tǒng)配置線程，用戶管理線程，測(cè)試數(shù)據(jù)管理線程和故障處理線程；

3)資源管理引擎，主要包括硬件設(shè)備管理線程，測(cè)試資源分配線程和RS422通信測(cè)試線程；

4)測(cè)試管理引擎，它是測(cè)試軟件的核心引擎自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，主要包括測(cè)試序列編輯線程，測(cè)試序列執(zhí)行線程和測(cè)試報(bào)告管理線程。

軟件界面如圖3所示。

5結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的基于PXI平臺(tái)的光電通信轉(zhuǎn)換器自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有高性能，可擴(kuò)展性強(qiáng)，開發(fā)時(shí)間短的特點(diǎn)。它可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，處理，顯示，記錄回放以及完整的多通道同步。任務(wù)。自動(dòng)化集成度高，成本低，人機(jī)交互性好，改進(jìn)和升級(jí)非常方便，在國(guó)防和核電安全通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考：

[1]姚遠(yuǎn)?；赑XI的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]。電子測(cè)量技術(shù)，2012，35（6)：25-28.

[2]王冬月，陳思文?；赑XI總線的波控設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]。情報(bào)探索自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，2016（1)：31-34.

[3]李義君。彭建華，彭建華?；赑XI和GPIB總線的電路測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)[J]?，F(xiàn)代電子技術(shù)，2010,33（2 2)：35--37.

本文摘自2017年第12期“電子產(chǎn)品世界”的第64頁。歡迎在撰寫論文時(shí)引用該文章并注明出處。