基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統的製作方法
2023-10-29 12:37:02 2
專利名稱：基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種星務軟體仿真測試系統，特別涉及一種基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統。
背景技術：
由於航天設備的可靠性要求很高，且設備的軟體可靠性和健壯性是其能否在惡劣環境下良好運行的關鍵因素，因此這些航天設備的關鍵軟體在出廠前都要進行嚴格的綜合測試。目前，國內的很多軟體評測機構主要採用兩種方式進行軟體測試。其一，應用設計師聯試環境代替自主開發測試臺進行軟體測試，此方法無法進行故障用例測試，無法變更外圍環境，不能夠進行全面的第三方獨立測試。其二，針對單個被測軟體開發與之相匹配的測試臺，這種方法只能應用於某固定型號的某個軟體，靈活性差，資源浪費，且測試周期較長。這兩種測試方法都無法滿足目前周期短、任務重的多型號測試任務，迫切需要開發一種具有靈活性、通用性的測試系統來完成多型號多系列的軟體測試。國外的大部分軟體測試工具都是針對軟體的靜態測試而開發應用的，針對靈活多變的動態測試及非標準信號的測試，沒有相應的測試系統。也就是說，現在缺少針對動態測試和非標準信號測試的測試系統。尤其針對現有的多型號星務軟體來說，需開發各個測試系統與之相匹配，存在開發周期長，靈活性差的問題。
發明內容
針對現有測試系統的局限，本發明所要解決的技術問題在於為多型號星務軟體提供通用的測試系統，滿足快捷高效的軟體測試需求，解決現有測試系統通用性差、開發周期長的問題。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的
基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，包括PXI工控機、模擬/數位訊號輸入輸出裝置、串口裝置、CAN總線裝置、FPGA高速傳輸裝置，所述PXI工控機與模擬/數位訊號輸入輸出裝置、串口裝置、CAN總線裝置、FPGA高速傳輸裝置分別通過PXI總線相連，其構成星務軟體仿真測試系統的硬體環境，對整個系統的仿真由PXI工控機主控完成，它通過PXI總線協調所述各裝置工作，各裝置與運行有星務軟體的星務計算機相連接。模擬/數位訊號輸入輸出裝置採用模擬/數位訊號輸入輸出卡PX1-6259。模擬發送星箭分離信號的星箭分離模塊應用PX1-6259的AOO 口為星箭分離信號的輸出口與星務計算機星箭分離埠相連；可靈活設置星箭分離前和分離後的信號電平，可控制信號的發送時刻。模擬接收模擬量遙測信號的模擬量遙測模塊應用PX1-6259板卡的AIO-AIll埠與星務計算機的12路模擬量遙測埠相連接，接收12路來自星務計算機的模擬信號；可實時繪製圖形進行12路模擬量信號顯示。模擬/數位訊號輸入輸出裝置還採用定時和數字輸入/輸出卡PX1-6624。模擬發送直接遙控指令的直接遙控模塊應用PX1-6624板卡I的ctr0_ctr7埠與星務計算機的8路直接遙控埠相連接，可發送8路直接遙控指令，可設置發送指令的有效電平、設置指令電平寬度、控制指令發送時刻。模擬發送GPS整秒信號的GPS整秒信號模塊應用PX1-6624板卡2的ctrO和ctrl埠與星務計算機的2路GPS整秒信號埠相連，每秒產生一定寬度的低電平脈衝信號給星務計算機；可設置低電平脈衝信號的佔空比和周期，可控制信號發送時刻。模擬發送時間基準信號的時間基準模塊應用PX1-6624板卡2的ctr2和ctr3埠與星務計算機的2路時間基準信號埠相連，產生兩路5MHz的方波信號給星務計算機。CAN總線裝置採用CAN總線卡PX1-8464。模擬雙向CAN通信的CAN數據仿真模塊應用PX1-8464的CANO和CANl與星務計算機的CAN A/B總線相連，實現下位機CAN總線功能的模擬；可實現CAN數據的接收和發送，可進行正常CAN通信測試和故障測試，可進行CAN數據解析，可自動或手動應答CAN信息。串口裝置採用串口卡PX1-8431，所述的模擬雙向異步串口通信的串口通信模塊應用PX1-8431的2路RS422接口與星務計算機相連，模擬下位機與星務計算機進行異步RS422通信，實現通信數據的接收和應答；可控制指令應答延時時間，並支持數據的文件存儲。FPGA高速傳輸裝置採用FPGA高速傳輸卡PXI_7813r。模擬發送遙控數據的遙控注數模塊應用PX1-7813r板卡ConnectorO的DI00-DI02和DGND，與星務計算機的四線制遙控注數接口門控、時鐘、數據和地相連，可以自動或手動發送260個字節以內的數據；可靈活編輯遙控數據，可從文件讀取數據或保存數據到文件，可自動奇偶校驗，可自動組幀產生時鐘、門控、數據和地四線制編碼。模擬接收遙測數據的遙測接收與解析模塊應用PXI_7813r板卡ConnectorO的DI03-DI05與星務計算機遙測I接口的門控、時鐘、數據相連，ConnectorO的DI06-DI08與星務計算機遙測2接口的門控、時鐘、數據相連，PX1-7813r板卡的DGND埠與遙測I和遙測2的地相連，同時接收兩路遙測數據；可對多個類型的遙測數據包進行實時解析和顯示。模擬接收程控指令的程控指令接收模塊應用PX1-7813r的100路DIO與5V上拉轉接箱相連，Connectorl 的 DI00-DI039, Connector2 的 DI00-DI039, Connector3 的DI00-DI019,同時接收來自星務計算機的100路OC門程控信號；可記錄程控指令接收時間，並進行文件存儲和列表顯示。模擬雙向數據傳輸功能的數傳模塊應用PX1-7813r的12路DIO模擬兩路同步RS422信號與星務計算機的12路數傳接口相連，產生差分的門控、時鐘和數據信號提供給星務計算機；可實時接收和顯示來自星務計算機的RS422數據，並支持數據的文件存儲。上述模塊全部應用虛擬儀器技術實現，具有良好的人機互動界面。此仿真測試系統一旦運行，所有模塊均進入了並行工作狀態，且可以在界面上對各個模塊進行依次設置和靈活操作。與現有技術相比，其有益效果是系統結構簡單，操作方便，界面友好，開發周期短。進行系統調試和驗證時，只需通過仿真測試系統的物理接口與被測軟體單機相連接，通過對此仿真測試系統接口的不同配置就可以進行不同軟體的測試，通用性強；通過對此 仿真測試系統人機界面的參數修改就可以實現故障輸入，靈活性強。
圖1為本發明的星務軟體仿真測試系統結構示意 圖2為本發明一實施例的星務軟體仿真測試系統結構 圖3為實現本發明一實施例的星務軟體仿真測試系統與被測軟體的數據流圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。現有的仿真測試系統在功能上一般包括星箭分離模塊、直接遙控模塊、模擬量遙測模塊、遙控注數模塊、遙測接收與解析模塊、程控指令接收模塊、GPS整秒信號模塊、時間基準模塊、CAN數據仿真模塊、數傳模塊、串口通信模塊。本發明的星務軟體仿真測試系統，包括PXI工控機、模擬/數位訊號輸入輸出裝置、串口裝置、CAN總線裝置、FPGA高速傳輸裝置，所述PXI工控機與模擬/數位訊號輸入輸出裝置、串口裝置、CAN總線裝置、FPGA高速傳輸裝置分別通過PXI總線相連，其構成星務軟體仿真測試系統的硬體環境，對整個系統的仿真由PXI工控機主控完成，它通過PXI總線協調所述各裝置工作，各裝置與星務計算機相連接，星務軟體運行在星務計算機上。在進行系統調試和驗證時，只需通過仿真系統的物理接口與被測軟體單機相連接，通過對此系統接口的不同配置就可以進行不同軟體的測試，通用性強。實例一
如圖2所示，是本發明一實施例的星務軟體仿真測試系統結構圖。整個仿真測試系統包括PXI 工控機，PX1-6259 板卡 2，兩塊 PXI6624 板卡 3，PX1-8431 串口卡 4、PXI_8464 CAN總線卡6和PX1-7813rFPGA高速傳輸卡5，這些板卡通過PXI總線與工控機相連接，構成星務軟體仿真測試系統的硬體環境。基於虛擬儀器技術的各軟體模塊可以包括11個，分別為星箭分離模塊7、直接遙控模塊8、模擬量遙測模塊9、遙控注數模塊10、遙測接收與解析模塊11、程控指令接收模塊12、GPS整秒信號模塊13、時間基準模塊14、CAN數據仿真模塊15、數傳模塊16和串口通信模塊17，
一模擬發送星箭分離信號的星箭分離模塊7，設於PX1-6259板卡2上；
一模擬發送直接遙控指令的直接遙控模塊8，設於PX1-6624板卡3上；
一模擬接收模擬量遙測信號的模擬量遙測模塊9，設於PX1-6259板卡2上；
一模擬發送遙控數據的遙控注數模塊10，設於PXI_7813r板卡5上；
一模擬接收遙測數據的遙測接收與解析模塊11，設於PXI_7813r板卡5上；
一模擬接收程控指令的程控指令接收模塊12，設於PX1-7813r板卡5上；
一模擬發送GPS整秒信號的GPS整秒信號模塊13，設於PX1-6624板卡3上；
一模擬發送時間基準信號的時間基準模塊14，設於PX1-6624板卡3上；
一模擬雙向CAN通信的CAN數據仿真模塊15，設於PX1-8464板卡6上；
一模擬雙向數據傳輸功能的數傳模塊16，設於PX1-7813r板卡5上；
一模擬雙向異步串口通信的串口通信模塊17，設於PX1-8431板卡4上； 上述11個模塊同時運行在PXI工控機上，硬體板卡PX1-6259、兩塊PX1-6624、PX1-7813r、PX1-8431、PX1-8464在工控機的PXI插槽上依次排列，其中
星箭分離模塊7 :應用PX1-6259的AOO埠與星務計算機的星箭分離埠相連接，發送星箭分離信號。直接遙控模塊8 :應用PX1-6624板卡I的ctr0_ctr7埠與星務計算機的8路直接遙控埠相連接，發送8路低電平脈衝信號。模擬量遙測模塊9 :應用PX1-6259板卡的AIO-AIll埠與星務計算機的模擬量遙測埠相連，接收12路來自星務計算機的模擬信號。遙控注數模塊10 :應用PX1-7813r板卡ConnectorO的DI00-DI02和DGND，與星務計算機的四線制遙控注數接口門控、時鐘、數據和地相連，可以自動或手動發送260個字節以內的數據。遙測接收與解析模塊11 :應用PXI_7813r板卡ConnectorO的DI03-DI05與星務計算機的遙測I接口的門控、時鐘、數據相連，ConnectorO的DI06-DI08與星務計算機的遙測2接口的門控、時鐘、數據相連，PXI_7813r板卡的DGND埠與遙測I和遙測2的地相連，同時接收兩路遙測數據，並進行詳細解析。程控指令接收模塊12 :應用 PX1-7813r 的 100 路 DI0(Connectorl 的 DI00-DI039，Connector2 的 DI00-DI039，Connector3 的 DI00-DI019)與 5V 上拉轉接箱相連，接收來自星務計算機的100路OC門程控信號，記錄指令的接收時間，並進行文件存儲和列表顯示。GPS整秒信號模塊13 :應用PX1-6624板卡2的ctrO和ctrl埠與星務計算機的2路GPS整秒信號埠相連，每秒產生一定寬度的低電平脈衝信號提供給星務計算機，可設置脈衝信號的佔空比和周期，可控制信號的發送時刻。時間基準模塊14 :採用PX1-6624板卡2的ctr2和ctr3埠與星務計算機的2路時間基準信號埠相連，產生兩路5MHz的方波信號給星務計算機。CAN數據仿真模塊15 :應用PX1-8464的CANO和CANl與星務計算機的CAN A/B總線相連，實現下位機的CAN總線功能模擬，實現被測軟體的正常CAN通信測試和故障測試。數傳模塊16 :應用 PX1-7813r 的 12 路 DIO (ConnectorO 的 DI010-DI021)模擬兩路同步RS422信號(各6路)與星務計算機的12路數傳接口相連，產生差分的門控、時鐘和數據信號提供給星務計算機，並實時接收和顯示來自星務計算機的RS422數據。串口通信模塊17 :應用PX1-8431的2路RS422接口與星務計算機相連，模擬下位機與星務計算機進行異步RS422通信，實現通信數據的接收和應答。如圖3所示，是本發明一實施例的星務軟體仿真測試系統與被測軟體的數據流圖。直觀的描述出了圖2中仿真測試系統與星務計算機之間的線纜部分。基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統可以為星務計算機提供D/A星箭分離信號、OC門直接遙控信號、遙控注數四線制信號、GPS整秒信號、時間基準信號，可以接收來自星務計算機的A/D模擬量遙測信號、四線制擴頻遙測信號、OC門程控信號，可以與星務計算機進行雙向的同步RS422數傳通信、異步RS422串口通信和CAN總線通信。應當理解的是這裡所描述的方法和系統可以以各種形式的硬體、軟體、固件、專用處理機或者它們的組合實現。尤其是，至少本發明的一部分包括程序指令的應用程式優選實現。這些程序指令被確實地包括在一個或者多個程序存儲設備(包括但不限於硬碟，磁性軟盤，RAM, ROM, CDROM等)裡，並且可由任何包括適當結構的設備或者機器，例如一種具有處理器、內存和輸入/輸出接口的通用數字計算機執行。還應當理解由於附圖中描述的一些系統的組成部件和處理步驟優選地以軟體實現，所以，系統模塊(或者方法步驟的邏輯流程)之間的連接可能不同，這取決於本發明的編程方式。根據這裡給出的指導，相關領域的普通技術人員將能夠設計出本發明的這些以及類似的實施方式。以上公開的僅為本申請的一個具體實施例，但本申請並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護範圍內。
權利要求
1.一種基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於，包括PXI工控機、模擬/數位訊號輸入輸出裝置、串口裝置、CAN總線裝置、FPGA高速傳輸裝置，所述PXI工控機與模擬/數位訊號輸入輸出裝置、串口裝置、CAN總線裝置、FPGA高速傳輸裝置分別通過PXI總線相連，其構成星務軟體仿真測試系統的硬體環境，對整個系統的仿真由PXI工控機主控完成，它通過PXI總線協調所述各裝置工作，各裝置與運行有星務軟體的星務計算機相連接。
2.如權利要求1所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於，所述模擬/數位訊號輸入輸出裝置採用模擬/數位訊號輸入輸出卡PX1-6259。
3.如權利要求2所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於，所述模擬發送星箭分離信號的星箭分離模塊應用PX1-6259的AOO 口為星箭分離信號的輸出口與星務計算機星箭分離埠相連；可靈活設置星箭分離前和分離後的信號電平，可控制信號的發送時刻。
4.如權利要求2所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於，所述模擬接收模擬量遙測信號的模擬量遙測模塊應用PX1-6259板卡的AIO-AI11埠與星務計算機的12路模擬量遙測埠相連接，接收12路來自星務計算機的模擬信號；可實時繪製圖形進行12路模擬量信號顯示。
5.如權利要求1或2所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於，所述模擬/數位訊號輸入輸出裝置還採用定時和數字輸入/輸出PX1-6624。
6.如權利要求5所述基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試的系統，其特徵在於，所述模擬發送直接遙控指令的直接遙控模塊應用PX1-6624板卡I的ctr0-ctr7埠與星務計算機的8路直接遙控埠相連接，以發送8路直接遙控指令，可設置發送指令的有效電平、設置指令電平寬度、控制指令發送時刻。
7.如權利要求5所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述模擬發送GPS整秒信號的GPS整秒信號模塊應用PX1-6624板卡2的ctrO和ctrl埠與星務計算機的2路GPS整秒信號埠相連，每秒產生一定寬度的低電平脈衝信號給星務計算機；可設置低電平脈衝信號的佔空比和周期，可控制信號發送時刻。
8.如權利要求5所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述模擬發送時間基準信號的時間基準模塊應用PX1-6624板卡2的ctr2和ctr3埠與星務計算機的2路時間基準信號埠相連，產生兩路5MHz的方波信號給星務計算機。
9.如權利要求1所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述CAN總線裝置採用CAN總線卡PX1-8464。
10.如權利要求9所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述模擬雙向CAN通信的CAN數據仿真模塊應用PX1-8464的CANO和CANl與星務計算機的CAN A/B總線相連，實現下位機CAN總線功能的模擬；可實現CAN數據的接收和發送，可進行正常CAN通信測試和故障測試，可進行CAN數據解析，可自動或手動應答CAN信息。
11.如權利要求1所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述串口裝置採用串口卡PX1-8431，模擬雙向異步串口通信的串口通信模塊應用PX1-8431的2路RS422接口與星務計算機相連，模擬下位機與星務計算機進行異步RS422通信，實現通信數據的接收和應答；可控制指令應答延時時間，並支持數據的文件存儲。
12.如權利要求1所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述FPGA高速傳輸裝置採用FPGA高速傳輸卡PXI_7813r。
13.如權利要求12所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述模擬發送遙控數據的遙控注數模塊應用PXI_7813r板卡ConnectorO的DI00-DI02和DGND，與星務計算機的四線制遙控注數接口門控、時鐘、數據和地相連，可以自動或手動發送260個字節以內的數據；可靈活編輯遙控數據，可從文件讀取數據或保存數據到文件，可自動奇偶校驗，可自動組幀產生時鐘、門控、數據和地四線制編碼。
14.如權利要求12所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述模擬接收遙測數據的遙測接收與解析模塊應用PXI_7813r板卡ConnectorO的DI03-DI05與星務計算機遙測I接口的門控、時鐘、數據相連，ConnectorO的DI06-DI08與星務計算機遙測2接口的門控、時鐘、數據相連，PX1-7813r板卡的DGND埠與遙測I和遙測2的地相連，同時接收兩路遙測數據；可對多個類型的遙測數據包進行實時解析和顯示。
15.如權利要求12所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述模擬接收程控指令的程控指令接收模塊應用PXI_7813r的100路DIO與5V上拉轉接箱相連，Connectorl 的 DI00-DI039, Connector2 的 DI00-DI039, Connector3 的 DI00-DI019,同時接收來自星務計算機的100路OC門程控信號；可記錄程控指令接收時間，並進行文件存儲和列表顯示。
16.如權利要求12所述的基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，其特徵在於所述模擬雙向數據傳輸功能的數傳模塊應用PX1-7813r的12路DIO模擬兩路同步RS422信號與星務計算機的12路數傳接口相連，產生差分的門控、時鐘和數據信號提供給星務計算機；可實時接收和顯示來自星務計算機的RS422數據，並支持數據的文件存儲。
全文摘要
本發明涉及衛星信號仿真技術和虛擬儀器技術，公開了一種基於虛擬儀器技術的星務軟體仿真測試系統，包括工控機，模擬/數位訊號輸入輸出卡，串口卡、CAN總線卡、FPGA高速傳輸卡，工控機與各板卡相連，各板卡與星務計算機相連。仿真測試系統在功能上包括星箭分離模塊、直接遙控模塊、模擬量遙測模塊、遙控注數模塊、遙測接收與解析模塊、程控指令接收模塊、GPS整秒信號模塊、時間基準模塊、CAN數據仿真模塊、數傳模塊、串口通信模塊。本發明通過框架式的硬體組成和靈活的軟體模塊編程，與現有技術相比，其有益效果是系統結構簡單，操作方便，開發周期短，能適宜各種型號通用性強,可以滿足靈活多變的動態測試及非標準信號的測試。
文檔編號G06F11/36GK102999425SQ201210497859
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月29日 優先權日2012年11月29日
發明者雲穎, 宋雷軍, 沈炳華, 趙小軍, 魏冬冬 申請人:上海航天測控通信研究所