【正文】 ........................................... 8 基于虛擬儀器的 ATS的體系結構 ......................................................................... 8 器 ATS ....................................................................... 9 PCI總線式的虛擬儀器 ATS ..................................................................... 10 VXI總線式的虛擬儀器 ATS ..................................................................... 10 PXI總線式的虛擬儀器 ATS ..................................................................... 10 PCI總線式虛擬儀器 ATS結構設計 .....................................................................11 數(shù)據(jù)采集技術介紹 .................................................................................... 12 虛 擬儀器 ATS軟件組成 .......................................................................... 17 第三章 基于虛擬儀器的 ATS實現(xiàn) ................................................................................... 18 裝甲車電子裝備 ATS系統(tǒng) 簡介 .......................................................................... 18 信號發(fā)生 /計數(shù)模塊 .......................................................................................... 21 信號發(fā)生電路 .......................................................................................... 21 計數(shù)電路 ................................................................................................. 22 模擬信號采集模塊 ............................................................................................ 25 信號調理電路 ........................................................................................ 26 采樣電路 ............................................................................................... 30 觸發(fā)電路 ............................................................................................... 30 第四章 軟件設計 ........................................................................................................... 32 ATS的軟件系統(tǒng)的結構 ..................................................................................... 32 測試管理層 ............................................................................................ 32 虛擬儀器功能模塊層 .............................................................................. 33 儀器驅動層 ............................................................................................ 33 I/O接口驅動層 ..................................................................................... 33 儀器驅動層軟件設計 ........................................................................................ 34 儀器驅動程序的組成 .............................................................................. 34 儀器驅動程序的要求 .............................................................................. 35 虛擬儀器功能層的實現(xiàn) ..................................................................................... 36 虛擬儀器自動測試系統(tǒng)的實例 ........................................................................... 40 車長 DIO翻轉電壓測量 ........................................................................... 41 串口 電氣性能測量 ................................................................................... 42 第五章 論文總結與展望 ................................................................................................. 43 IV .......................................................................................................... 43 ................................................................................................... 43 致謝 ............................................................................................................................... 44 參考文獻 ........................................................................................................................ 44 引言 5 第一章 引言 課題背景及意義 隨著 現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，大量高新技術成果已經(jīng)應用到武器裝備系統(tǒng)，使武器裝備日益復雜。利用計算機強大的計算能力和圖形處理能力，我們可以方便的 進行信號分析、數(shù)據(jù)處理、存儲以及圖形化顯示等。各種各樣的 ATS 已廣泛地用于武器裝備系統(tǒng)的研制、生產(chǎn)和維修的各環(huán)節(jié)之中。 ATS 中的各種設備都是可程控的，稱為自動測試設備 (簡稱 ATE)或可程控設基于虛擬儀器的自動測試系統(tǒng)的研究 6 備。 第二代 ATS 與第一代自動測試系統(tǒng)的主要不同在于 :采用了標準化的通用可程控測量儀器接口總線 (GPIB)及可程序控制的儀器和測控計算機 (控制器 )，從而使得動態(tài)測試系統(tǒng)的設計、使用和組裝都比較容易。于是 70 年代末又提出了第三代 ATS的概念。 近幾年，下一代 ATS—— NxTest ATS 采用了開放、通用的體系結構和 COTS配置，是通用自動測試系統(tǒng)的最新發(fā)展方向，并將成為新一代自動測試系統(tǒng)的標準。 ATS 的現(xiàn)狀和面臨的問題 我國軍用測試技術就設計技術、制造技術而言是一個十分薄弱的環(huán)節(jié)。武器裝備生產(chǎn)、使用和維護中使用了大量的非標準專用測試設備，費用高，使用和管理極為不便。虛擬儀器是計算機硬件資源、儀器與測控系統(tǒng)硬件資源和虛擬儀器軟件資源三者的有效結合。 (1)傳統(tǒng)儀器的儀 器功能 由 儀器 廠 商定義，以前一經(jīng)購買，其功能與結構都是固定了的，用戶無法改變，擴展性差，且往往一臺儀器只能實現(xiàn)一種測試功能，對于較復雜的場合，測試參數(shù)較多，使用起來很不方便，其局限性非常明顯。 (4)虛擬儀器開發(fā)靈活， 可 與計算機同步發(fā)展，與 網(wǎng)絡及其它周邊設備互聯(lián)。標準的總線接口和軟件技術是實現(xiàn)測試系統(tǒng)三化的關鍵技術。第五章，本文總結及 改進計劃 。設備驅動軟件是直接控制各種硬件接口的 I/O驅動程序，虛擬儀器通過底層設備驅動軟件與真實的儀器模 塊系統(tǒng)進行通訊 。 總線 式的虛擬儀器 ATS GPIB 技術是 IEEE488 標準的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。 基于虛擬儀器的自動測試系統(tǒng)的研究 10 PCI 總線式的虛擬儀器 ATS 這種方式借助于插入計算機內的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件， 完成測試任務。經(jīng)過 10多年的發(fā)展， VXI 系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢，尤其適用于組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合。這些都要用到基于計算機的數(shù)據(jù)采集技術(PCbased Data Acquisition)，再加上適當?shù)能浖?，可以構成價格低廉、靈活性較好的虛擬儀器自動測試系統(tǒng)。在實時系統(tǒng)中，需要高速的處理器和協(xié)處理器，或插入式輔助處理器，如 DSP 芯片。 引入單位沖激函數(shù) δ (t)，構成沖激函數(shù) p(t)： ?????? ?? n snTttp )()( ? 這是一個抽樣函數(shù)，每隔 Ts 時間便采樣一個值。 圖 23 采樣方式分類圖 基本采樣方式可分為兩大類：實時采樣和等效時間采樣。很顯然， 如果 x(n)序列的采樣率為 fs，則其無模糊帶寬為 fs/2。經(jīng)過抽取能夠大大提高頻域的分辨率。 越來越復雜的 DAQ 硬件、計算機、 軟件等實際上更提高了驅動程序的重要性和價值。所以當數(shù)字化系統(tǒng)出現(xiàn)各種明顯和隱藏故障時，應該快速檢測和定位故障設備，及時排除。 顯 示 / 面 板C P UI D EC P C I 橋4 C O M信 號 發(fā) 生 / 計 數(shù)D S P模 擬 信 號 采 集 數(shù) 字 信 號 采 集圖 32 裝甲車電子裝備 ATS系統(tǒng) 邏輯關系圖 接口適配器用于實現(xiàn) 裝甲車電子裝備 ATS 系統(tǒng) 與被測設備的連接，適配器的一端連接車載計算機和車載電子設備，另一端與 裝甲車電子裝備 ATS 系統(tǒng) 的測試接口通道相連，其功能主要是完成模擬信號衰減放大的調理，數(shù)字信號的電平轉換，通道信號的復用選 擇、轉接、切換和分配等功能。 其中 AD9834的參考時鐘是 12MHz，對100KHz的要求已經(jīng)足夠了，通過對 AD9834的控制可以輸出頻率不同的正弦波，SINE_O和 SINE_OB是相位相差 180度的正弦波， 將他們輸入 AD8033的正負輸入端 ，AD8033使用 +5V單端供電，輸出的 Q_OUT即是 幅度為 5V的方波信號， 然后將 Q_OUT輸入 D/A轉換芯片（ AD5582） ，因為 AD5582的電壓擺動速率（ Voltage Slew Rate）為 2V/us，當信號頻率為 100KHZ時 ，輸出的最大幅度為 5V，而此時波形也成了三角波，為了波形的效果，我們 在此最大幅度輸出為 2V， 然后經(jīng)過后面的 AD8033進行信號放大 ， AD8033的電壓擺動速率為 80V/us可以滿足我們 的 要求。當用 戶需要讀取指定通道的數(shù)據(jù)時，首先對指定的通道發(fā)鎖存命令，然后讀回數(shù)據(jù)。當此信號有效時 (‘1’ 電平 )，把當前的計數(shù)器 (即t_num)中的數(shù)值清零。 ior 讀信號。 基于虛擬儀器的 ATS 實現(xiàn) 25 如圖 37 所示，首先對輸入的測