AT91RM9200的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)測(cè)試儀設(shè)計(jì)

0?概述

導(dǎo)航計(jì)算機(jī)是捷聯(lián)組合導(dǎo)航組件的組成部件，可接收來(lái)自多路輸入數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)，并將結(jié)果由輸出數(shù)據(jù)接口控制輸出。為了驗(yàn)證導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的功能和性能指標(biāo)，可用測(cè)試儀器來(lái)完成導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的檢測(cè)和測(cè)試。導(dǎo)航計(jì)算機(jī)測(cè)試儀器的總體研制目標(biāo)就是希望能夠方便快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)兩套導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的測(cè)試，包括導(dǎo)航計(jì)算機(jī)多個(gè)接口的速率測(cè)試、接口傳輸數(shù)據(jù)正確性和完整性測(cè)試、以及導(dǎo)航計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理DSP的測(cè)試。

1?系統(tǒng)組成

本導(dǎo)航計(jì)算機(jī)測(cè)試儀器主要由測(cè)試模塊和顯示控制模塊兩大部分組成。其中測(cè)試模塊主要包括測(cè)試接口與測(cè)試單元；顯示控制模塊是導(dǎo)航計(jì)算機(jī)測(cè)試儀的輸入和輸出設(shè)備，主要包括上位機(jī)處理單元和顯示單元。其具體組成如圖1所示。


2 測(cè)試模塊

測(cè)試模塊主要用于對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)工作狀態(tài)及性能的測(cè)試，包括對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)各個(gè)接口的測(cè)試，以及對(duì)DSP處理性能的測(cè)試等。測(cè)試模塊主要包括測(cè)試接口與測(cè)試單元。為了滿足同時(shí)測(cè)試兩套導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的要求，同時(shí)為了方便升級(jí)，本設(shè)計(jì)考慮一對(duì)一的測(cè)試模式，圖2所示是針對(duì)一套導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的測(cè)試模塊組成框圖。

為滿足兩套導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的所有接口都能同時(shí)按照要求速率工作，可選擇兩片處理器實(shí)現(xiàn)一對(duì)一測(cè)試，以保證其實(shí)時(shí)性。測(cè)試部分的處理器可選用Atmel公司的AT91RM9200作為測(cè)試儀器的中心控制部分，其兩片處理器的功能相同。現(xiàn)以其中一片為例來(lái)說(shuō)明，其主要功能包括：

(1)按所要求的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并中斷接收兩路RS232、9路RS422A、1路RS429(1收2發(fā))數(shù)據(jù)通訊接口的數(shù)據(jù)，同時(shí)卸幀、測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸接口速率、數(shù)據(jù)正確性和數(shù)據(jù)完整性；

(2)測(cè)試結(jié)果應(yīng)通過(guò)RS232接口與顯示部分相連，并實(shí)時(shí)顯示；

(3)通過(guò)可編程邏輯器件擴(kuò)展輸入輸出接口；

(4)控制與顯示部分的數(shù)據(jù)交互；

(5)控制程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)交互。

本文選用Altera公司的CycloneII系列芯片EP2C8Q208C6來(lái)完成RS422接口和RS429接口的擴(kuò)展。EP2C8Q208C6器件是基于ATERA的第二代MAX體系結(jié)構(gòu)的高密度、高性能EEPROM器件，其工作時(shí)鐘頻率高達(dá)260 MHz。

EP2C8Q208C6的主要功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位和時(shí)鐘分配、數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展和外部接口的擴(kuò)展等。

3 顯示模塊

顯示控制模塊是導(dǎo)航計(jì)算機(jī)測(cè)試儀的輸入和輸出設(shè)備．它負(fù)責(zé)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)測(cè)試過(guò)程中的功能參數(shù)輸入、設(shè)置以及系統(tǒng)控制等功能。顯示控制模塊的硬件組成如圖3所示。



顯示控制模塊的核心是ARM處理器，主要完成LCD顯示、觸摸屏控制、測(cè)試模塊的通信控制等。ARM處理器可選擇SAMSUNG公司的嵌入式ARM處理器S3C2440，LCD可采用7～9英寸觸摸屏液晶顯示器，并利用兩個(gè)RS232串口作為與測(cè)試模塊1和測(cè)試模塊2的數(shù)據(jù)傳輸接口。上位處理單元通過(guò)這兩個(gè)串口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試模塊的控制。

顯示部分的主要功能是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，具體是控制測(cè)試部分的軟件運(yùn)行，與測(cè)試部分進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并顯示測(cè)試結(jié)果。顯示部分的其他外接口可以豐富測(cè)試儀的功能。其中，結(jié)果顯示部分可用來(lái)實(shí)時(shí)顯示測(cè)試結(jié)果，界面設(shè)計(jì)需要便于人機(jī)交互；控制部分主要包括電源控制、復(fù)位控制、測(cè)試設(shè)備選擇控制等；功能選擇包括數(shù)據(jù)接口速率測(cè)試、數(shù)據(jù)傳輸正確性測(cè)試、數(shù)據(jù)傳輸完整性測(cè)試和解算平臺(tái)的正確性測(cè)試等。

4 測(cè)試目標(biāo)及測(cè)試原理

根據(jù)研制目標(biāo)，本導(dǎo)航測(cè)試儀主要實(shí)施的測(cè)試項(xiàng)目一是各個(gè)接口傳輸速率的測(cè)試；二是按照研制指標(biāo)中導(dǎo)航計(jì)算機(jī)各個(gè)接口的要求速率和波特率來(lái)實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)航板的數(shù)據(jù)交互，并由測(cè)試儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)接口的狀態(tài)；三是各個(gè)接口傳輸數(shù)據(jù)的正確性和完整性測(cè)試；四是在一定時(shí)間內(nèi)(假設(shè)為2秒)，通過(guò)某種算法驗(yàn)證這段時(shí)間內(nèi)各接口接收的數(shù)據(jù)是否完整。該功能在軟件中可以這樣設(shè)計(jì)：在t秒內(nèi)，將各個(gè)接口接收的數(shù)據(jù)求和，第j個(gè)通道t秒內(nèi)接收的數(shù)據(jù)之和為：

其中，Xij表示第j個(gè)通道接收到的第i個(gè)數(shù)據(jù)；j表示導(dǎo)航板的各個(gè)接口序號(hào)；M為該通道每次發(fā)送的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。N為t秒內(nèi)該接口收到數(shù)據(jù)的次數(shù)，vj表示該接口的接收速率；

最后便是DSP工作狀態(tài)的測(cè)試。一般情況下，導(dǎo)航板上電后，DSP內(nèi)部已燒寫程序先運(yùn)行自檢(LED燈閃亮表示正常)，然后利用DSP仿真器仿真DSP內(nèi)部運(yùn)算程序，其實(shí)驗(yàn)算法如下：

在一定時(shí)間t(假設(shè)t=1秒)內(nèi)，將各個(gè)接口接收數(shù)據(jù)之和Sj送往DSP進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算，其中：


式中，X_i^j表示第j個(gè)通道接收到的第i個(gè)數(shù)據(jù)；j表示導(dǎo)航板的各個(gè)接口序號(hào)；M為該通道每次發(fā)送的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。N_j為t秒內(nèi)該接口收到數(shù)據(jù)的次數(shù)，v_j表示該接口的接收速率。

DSP將收到的Sj進(jìn)行2倍乘法運(yùn)算并得到Sj，再將結(jié)果送回測(cè)試儀。

5? 工作流程

測(cè)試模塊是導(dǎo)航計(jì)算機(jī)測(cè)試儀的中心模塊，負(fù)責(zé)對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果按照協(xié)議要求傳送至上位機(jī)顯示。圖4所示是該測(cè)試模塊的工作流程。


6 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種基于AT91RM9200的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)方案。該測(cè)試儀可接收來(lái)自多路輸人數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行解算處理后，再將結(jié)果由輸出數(shù)據(jù)接口控制輸出。該方法能夠方便快捷地實(shí)現(xiàn)對(duì)兩套導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的測(cè)試。目前，本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于實(shí)踐，從而證明該系統(tǒng)功能完全可以滿足實(shí)際需要。