一種柔性嵌入式被測設備模擬器制造技術

本發明專利技術公開了一種柔性嵌入式被測設備模擬器，特別提出了有益于測控領域柔性設計的虛擬設備通訊協議VDCP(Virtual?Device?Communication?Protocol)。該發明專利技術涉及的嵌入式被測模擬器由嵌入式主控單元、模擬量和數字量輸入輸出單元、測控總線單元、顯示單元構成；通過嵌入式被測設備模擬器的各輸入單元模擬被測設備的激勵接收模塊，通過各輸出單元模擬被測設備的響應輸出模塊，采用本發明專利技術提出的VDCP協議標準化了測控主機與嵌入式子設備之間基于TCP/IP網絡的通訊方式，從而解決了測控領域在研制測控系統時過分依賴于電子被測設備的問題，大大縮短了測控設備的研制周期和研制成本，亦增加了測控系統的可擴展性和重用性。

【技術實現步驟摘要】
一種柔性嵌入式被測設備模擬器
本專利技術涉及電子設備測控
，提出了一種柔性嵌入式被測設備模擬器，特別是在其上提出了虛擬設備通訊協議(VDCP)。
技術介紹
在測控系統的研發過程中，需要向被測對象注入多種形式的激勵信號并讀取被測對象的激勵響應，以驗證測試系統是否能準確生成和發送激勵信號、是否能夠接收和分析響應信號。現有的方法是，制作一個真實的被測設備，向其中注入激勵信號，收集其反饋信號，從而評判測控系統功能是否正確。這種方法的一個缺點是研發投入較大，研制周期被延長，且被測設備擴展性和重用性不強，每開發一個項目就需要制作一個與之適應的被測設備，造成不必要的浪費。此外，激勵信號有多種樣式，如數字量、模擬量或者各種測控總線(CAN、RS232/RS422、1553B、AFDX, Rapid IO等)數據，但是在現有的測試系統開發過程中，通常僅能使用單純的某種形式的激勵信號，逐項測試相應的功能，這種方式手段單一，效率和準確度都不高。隨著測試系統的復雜性越來越高，對系統柔性(可擴展性)、實時性、可靠性和可重用性要求日趨增加。
技術實現思路
針對現有技術中的上述缺陷，本專利技術提供了一種嵌入式被測設備模擬器，基于TCP/IP網絡通過VDCP協議接口接收測控主機的操控命令，完成模擬真實被測設備的各項功能，解決了一般測控系統研制過程中過分依賴于具有特定硬件的被測設備的問題，提高了設備的可擴展性和重用性。所述嵌入式被測設備模擬器包括:嵌入式主控單元板、數字量輸入輸出單元板、模擬量輸入輸出單元板、測控總線單元板和顯示單元；所述嵌入式主控單元板為載板，提供多個PCI接口插槽，所述數字量輸入輸出單元板、模擬量輸入輸出單元板和測控總線單元板通過所述PCI接口插槽安裝在所述嵌入式主控單元板上；所述嵌入式被測設備模擬器和測控系統主機使用VDCP協議數據單元來傳遞信息，所述VDCP協議數據單元包括命令字頭1、命令字頭2、命令字頭3和數據字，其中:所述命令字頭I包括:同步字標識，占用10個比特，標識一個VDCP協議數據單元的起始位置；命令優先級，占用4個比特，指示命令的處理優先級；異步命令標識和異步命令響應標志,分別占用I個比特,指示是否為異步命令和是否為異步命令響應；擴展命令標識位，占用I個比特，標識用戶定義的私有擴充協議；虛擬設備功能號，占用12個比特位，定義虛擬設備的功能代號；奇偶校驗位，對整個VDCP協議數據單元進行奇偶校驗；所述命令字頭2包括:命令字節數，占用I6個比特，代表VDCP協議數據單元的長度；籬笆標號，占用16個比特，用于標識具體的異步命令；所述命令字頭3包括:虛擬設備號，占用8個比特，用于標識虛擬設備；虛擬設備板卡號，占用4個比特，用于標識虛擬設備中的板卡；虛擬設備功能參數計數，代表一個命令所攜帶的參數個數；虛擬設備響應返回代碼，標識虛擬設備執行完命令后的狀態。用戶擴展命令功能號，標識用戶自定義的虛擬設備功能號。所述數據字攜帶命令參數信息和/或所述嵌入式被測設備模擬器和測控系統主機之間傳遞的信息；其中，所述虛擬設備為與特定VDCP協議數據單元對應的嵌入式被測設備模擬器。特別地、所述嵌入式主控單元板上運行VxWorks操作系統，接收測控系統主機通過VDCP協議數據單元發送的命令并執行對應的測試功能任務；所述數字量輸入輸出單元板上的輸入單元、模擬量輸入輸出單元板上的輸入單元、和/或所述測控總線數據單元板上的接收單元模擬系統激勵輸入通道；所述數字量輸入輸出單元板上的輸出單元、模擬量輸入輸出單元板上的輸出單元、所述測控總線數據單元板上的發送單元和/或顯示單元模擬系統響應輸出通道。特別地、所述嵌入式主控單元板上設置有TCP/IP接口，VDCP協議數據單元被承載在TCP/IP協議幀上，通過所述TCP/IP接口輸入或者輸出所述嵌入式被測設備模擬器。特別地、所述模擬信號輸入輸出單元板用于對模擬信號進行接收和發送；所述數字信號輸入輸出單元板用于數字信號進行接收和發送；所述測控總線單元板用于實現全雙工交換式測控總線數據的接收和發送。特別地、在采用異步命令方式時，當測控系統主機產生一個命令時，將所述命令封裝在所述VDCP協議數據單元中，填入唯一標識該命令的籬笆標號，所述籬笆標號隨VDCP協議數據單元傳輸至所述嵌入式被測設備模擬器；當所述嵌入式被測設備模擬器完成命令后將所述籬笆標號與響應數據封裝在所述VDCP協議數據單元中回傳給所述測控系統主機，使得測控系統主機能夠根據所述籬笆標號區分該響應數據所對應的所述命令。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是:嵌入式被測設備模擬器能夠按照用戶的設計，實時采集測控系統輸入的激勵信號，并可根據需要，向測控系統設備實時輸出響應信號，以仿真被測設備的功能；VDCP協議將具體的硬件設備抽象為虛擬設備，通過設備號和功能號來訪問相應的硬件設備，獲得相應的功能，能夠使得測控系統設備間實現無縫鏈接，簡化了協同通訊的復雜邏輯，從而使得測控系統無需依賴于真實被測對象就可以提前驗證自身設計的準確性，此外，VDCP協議的使用大大提高了系統的可擴展性和各設備的可重用性。【附圖說明】圖1為本專利技術提出的柔性嵌入式被測設備模擬器總統功能框圖圖2為本專利技術提出的VDCP協議數據單元格式圖圖3為本專利技術提出的VDCP協議工作原理圖圖4為本專利技術提出的柔性嵌入式被測設備操作命令流程圖圖5為本專利技術提出的柔性嵌入式被測設備模擬器示意圖【具體實施方式】首先對方案中使用的縮寫標記含義解釋如下:VDCP代表虛擬設備通信協議VDCP-S代表基于虛擬設備通信協議的服務器(主控設備)VDCP-C代表基于虛擬設備通信協議的客戶端(從設備)本專利技術所采用的技術方案包括兩個層面:一是嵌入式被測設備模擬器本身，二是設備間通訊協議框架，即虛擬設備通訊協議VDCP。在硬件層面，為了使得被測設備能夠盡可能地模擬各種測控領域內的電子被測對象，采用基于PCI或者CPCI總線的VxWorks嵌入式系統，使用PCI總線可以實現大部分測控系統和被測設備功能，使用VxWorks系統可以滿足大部分測控系統的實時性要求；為不失一般性，建議了預留數字量、模擬量以及測控總線處理板卡單元。在通信協議層面，標準化了設備間的通訊協議，能夠簡化測控系統協同任務的復雜邏輯；同時實現了 VDCP協議的標準C源代碼，能夠滿足跨平臺使用需求，例如主控機運行Windows系統而被測設備模擬器運行VxWorks嵌入式系統。下面結合附圖對本 專利技術的技術方案進行詳細說明。(I)硬件設計:參見附圖5，本專利技術提出的嵌入式被測設備模擬器的硬件由嵌入式主控單元板、數字信號輸入輸出單元板、模擬信號輸入輸出單元板和測控總線單元板組成。它們之間的位置連接關系是嵌入式主控單元板作為整個系統的載板，對外提供多個PCI接口插槽，數字量、模擬信號輸入輸出單元、測控總線單元通過PCI接口插槽安裝于嵌入式主控制板上。此外還有一套IXD顯示模塊，安裝于嵌入式被測設備模擬器的面板上，用于顯示各板卡上輸入輸出信號的信息。以下對上述各個模塊進行詳細說明:.嵌入式主控單元板作為系統各功能單元的載體，運行Vx W orks實時操作系統，通過PCI接口對各功能單元進行控制。.模擬信號輸入輸出單兀對多通道的模擬信號進行接收和發送。.數字信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種嵌入式被測設備模擬器，其特征在于，包括：嵌入式主控單元板、數字量輸入輸出單元板、模擬量輸入輸出單元板、測控總線單元板和顯示單元；所述嵌入式主控單元板為載板，提供多個PCI接口插槽，所述數字量輸入輸出單元板、模擬量輸入輸出單元板和測控總線單元板通過所述PCI接口插槽安裝在所述嵌入式主控單元板上；所述嵌入式被測設備模擬器和測控系統主機使用VDCP協議數據單元來傳遞信息，所述VDCP協議數據單元包括命令字頭1、命令字頭2、命令字頭3和數據字，其中：所述命令字頭1包括：同步字標識，占用10個比特，標識一個VDCP協議數據單元的起始位置；命令優先級，占用4個比特，指示命令的處理優先級；異步命令標識和異步命令響應標志，分別占用1個比特，指示是否為異步命令和是否為異步命令響應；擴展命令標識位，占用1個比特，標識用戶定義的私有擴充協議；虛擬設備功能號，占用12個比特位，定義虛擬設備的功能代號；奇偶校驗位，對整個VDCP協議數據單元進行奇偶校驗；所述命令字頭2包括：命令字節數，占用16個比特，代表VDCP協議數據單元的長度；籬笆標號，占用16個比特，用于標識具體的異步命令；所述命令字頭3包括：虛擬設備號，占用8個比特，用于標識虛擬設備；虛擬設備板卡號，占用4個比特，用于標識虛擬設備中的板卡；虛擬設備功能參數計數，代表一個命令所攜帶的參數個數；虛擬設備響應返回代碼，標識虛擬設備執行完命令后的狀態。用戶擴展命令功能號，標識用戶自定義的虛擬設備功能號。所述數據字攜帶命令參數信息和/或所述嵌入式被測設備模擬器和測控系統主機之間傳遞的信息；其中，所述虛擬設備為與特定VDCP協議數據單元對應的嵌入式被測設備模擬器。...

【技術特征摘要】
1.一種嵌入式被測設備模擬器，其特征在于，包括: 嵌入式主控單元板、數字量輸入輸出單元板、模擬量輸入輸出單元板、測控總線單元板和顯示單元； 所述嵌入式主控單元板為載板，提供多個PCI接口插槽，所述數字量輸入輸出單元板、模擬量輸入輸出單元板和測控總線單元板通過所述PCI接口插槽安裝在所述嵌入式主控單元板上； 所述嵌入式被測設備模擬器和測控系統主機使用VDCP協議數據單元來傳遞信息，所述VDCP協議數據單元包括命令字頭1、命令字頭2、命令字頭3和數據字，其中: 所述命令字頭I包括: 同步字標識，占用10個比特，標識一個VDCP協議數據單元的起始位置； 命令優先級，占用4個比特，指示命令的處理優先級； 異步命令標識和異步命令響應標志，分別占用I個比特，指示是否為異步命令和是否為異步命令響應； 擴展命令標識位，占用I個比特，標識用戶定義的私有擴充協議； 虛擬設備功能號，占用12個比特位，定義虛擬設備的功能代號； 奇偶校驗位，對整個VDCP協議數據單元進行奇偶校驗； 所述命令字頭2包括: 命令字節數，占用16個比特，代表VDCP協議數據單元的長度； 籬笆標號，占用16個比特，用于標識具體的異步命令； 所述命令字頭3包括: 虛擬設備號，占用8個比特，用于標識虛擬設備； 虛擬設備板卡號，占用4個比特，用于標識虛擬設備中的板卡； 虛擬設備功能參數計數，代表一個命令所攜帶的參數個數； 虛擬設備響應返回代碼，標識虛擬設備執行完命令后的狀態。 用戶擴展命令功能號，標識用戶自定義的虛擬設備功能號。 所述數據字攜帶命令參數信息和/或所述嵌入式被測設備模擬器和測控系統主機之間傳遞的信息； 其中，所述虛擬...

【專利技術屬性】
技術研發人員：范建新，肖瑾，余正偉，吳冰，張朔，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：北京;11