基于LabVIEW的CSDB總線信號測試

摘 要：本文分析了商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線CSDB的協(xié)議,并基于LabVIEW軟件建立了計(jì)算機(jī)與待測航空機(jī)載設(shè)備之間的CSDB總線通信,成功實(shí)現(xiàn)了基于CSDB總線的自動測試。　
引言
商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線(Commercial Standard Digital Bus,以下簡稱CSDB總線)是由羅克威爾公司柯林斯通用航空電子分部制定的航空電子設(shè)備間互連的串行總線標(biāo)準(zhǔn),被廣泛應(yīng)用于客機(jī)、軍用運(yùn)輸機(jī)等無線電設(shè)備之間的互聯(lián)通信。其廣泛應(yīng)用為機(jī)載航空電子設(shè)備的可靠性提供了保障,卻為機(jī)載電子設(shè)備的測試和維修帶來了不便,維修或測試人員不能通過傳統(tǒng)測試設(shè)備,如示波器、萬用表等完成總線數(shù)據(jù)的測試,而必須借助相關(guān)產(chǎn)品聯(lián)測才能完成某一UUT(Unit Under Test)的測試。本文基于此需求,分析和研究了CSDB總線的協(xié)議,并介紹了通過計(jì)算機(jī)的RS-232串口及相應(yīng)電平轉(zhuǎn)換電路,基于LabVIEW7.1軟件開發(fā)平臺實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)與UUT的雙向通信。其中,支持通信的軟件實(shí)現(xiàn)是關(guān)鍵。

圖1 CSDB總線結(jié)構(gòu)

CSDB總線協(xié)議簡介
CSDB總線體系結(jié)構(gòu)的物理層規(guī)定了總線的機(jī)械特性和電氣特性;數(shù)據(jù)鏈路層給出了數(shù)據(jù)幀的定義以及數(shù)據(jù)幀之間的定時要求,并對總線連接的各種航空設(shè)備的參數(shù)做出了詳細(xì)的規(guī)定。
物理層
CSDB是單向廣播式異步串行總線標(biāo)準(zhǔn),它可以構(gòu)成單信源、多接收器的傳輸系統(tǒng)。總線數(shù)據(jù)采用NRZ編碼,全雙工差分方式傳輸。CSDB信號的數(shù)據(jù)格式與RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)完全相同,都為異步串行通信格式,即：一個起始位、八個數(shù)據(jù)位、一個奇偶校驗(yàn)位、一個停止位,其電氣標(biāo)準(zhǔn)為RS-422-A。
數(shù)據(jù)鏈路層
CSDB總線是面向字節(jié)的傳輸協(xié)議,固定長度的字節(jié)組成消息塊,再由一定長度的消息塊組合成幀,封裝在數(shù)據(jù)幀中的不同數(shù)據(jù)通過各自的地址字節(jié)加以區(qū)別,不同的數(shù)據(jù)幀之間通過同步消息塊分割。CSDB總線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
在圖1中,消息塊(Message Block)的第一個字節(jié)Byte 0稱為標(biāo)識 (或地址),消息塊都是通過標(biāo)識來區(qū)分的。消息塊的長度是固定不變的,為6字節(jié)。CSDB采用的是異步串行傳輸方式,通過起始位和停止位完成字節(jié)的位同步,因此,在編碼中不必帶有時鐘信息。幀同步通過識別同步消息塊6個字節(jié)的十六進(jìn)制“A5”來實(shí)現(xiàn),同步消息塊標(biāo)識了每個數(shù)據(jù)幀的開始位置。
其中：t1=幀時間長=1/最大更新率
　　 t2=消息塊間隙時間長(無限制)
t3=總線空閑時間(最小11bit的時間)
　　 t4=字節(jié)間隙時長(無限制)
CSDB總線信號測試
測試原理
對CSDB總線信號進(jìn)行測試,是先將CSDB信號電平轉(zhuǎn)換為和計(jì)算機(jī)適應(yīng)的RS-232電平,再根據(jù)CSDB總線的規(guī)則,實(shí)現(xiàn)對控制信息的正確發(fā)送和實(shí)時反饋信息的正確接收,并根據(jù)需要,將有用信息提出送測試系統(tǒng)處理,完成對航空機(jī)載設(shè)備的自動化測試。具體步驟分為信號電氣轉(zhuǎn)換、通信同步、LabVIEW實(shí)現(xiàn)。

軟件設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題及解決方法
(1) 發(fā)送數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)多樣化解決方法
通過對系統(tǒng)中不同部品的實(shí)際測試發(fā)現(xiàn),由于其互聯(lián)情況不同,相應(yīng)部品控制碼的幀結(jié)構(gòu)也不盡相同,同步字后跟1～4個控制消息塊不等,而在自動化測試系統(tǒng)中要求此通信軟件具有通用性。為此,將發(fā)送程序中控制消息塊接口設(shè)為最大(4個),當(dāng)程序檢測到某一接口有數(shù)據(jù)輸入時就發(fā)送此數(shù)據(jù),若沒有,則以相等長度的延時替代。這樣,在保證所有數(shù)據(jù)幀周期相同的情況下,滿足了不同部品控制碼的不同要求。
(2) 接收數(shù)據(jù)多重校驗(yàn)
數(shù)據(jù)接收程序中,LabVIEW要求設(shè)置接收數(shù)據(jù)緩沖長度,程序在接收此長度數(shù)據(jù)后才能進(jìn)行后續(xù)處理。實(shí)際程序運(yùn)行后發(fā)現(xiàn),如緩沖長度僅為一幀(24×8bit),接收數(shù)據(jù)有可能誤接收。為避免此情況,將緩沖長度設(shè)置為一幀字長的4～6倍,在接收到數(shù)據(jù)后,再根據(jù)同步字、標(biāo)號等多重匹配原則進(jìn)行驗(yàn)證后將數(shù)據(jù)取出,再將4～6組數(shù)據(jù)相比較,如相同,則認(rèn)為數(shù)據(jù)可信,如不相同,則認(rèn)為數(shù)據(jù)不可信。
結(jié)語
作CSDB總線數(shù)據(jù)測試時,可以方便通過界面改變需要發(fā)送的數(shù)據(jù),接收的數(shù)據(jù)也可實(shí)時顯示出來,便于測試分析。把此程序封裝成一個子函數(shù)模塊,可應(yīng)用于某航空無線電自動測試系統(tǒng)中,基于對CSDB總線的收發(fā)控制,成功實(shí)現(xiàn)了VIR-32導(dǎo)航接收機(jī)、VHF-22 甚高頻電臺等相關(guān)產(chǎn)品的自動測試?！?BR>