分布式试飞测试系统的设计与实现

论文摘要

试飞测试系统有别于其他测试系统,通常采用分布式的测试框架,而且对测试系统的外总线的要求非常苛刻,它要求总线上的数据传输有相当高的实时性,数据的传输量大。国内外不少系统都使用了专用的总线设计,但这些专用的总线设计,技术保密,对于用户来说,要自己扩充功能几乎是不可能的。而且这种没有采用通用的传输介质的总线技术会给各种系统集成带来麻烦。利用时下流行且实用的以太网来实现外总线数据的实时传输的关键是解决其传输冲突的问题。没有冲突的以太网完全能胜任飞机测试系统环境,而且其技术成熟和成本低廉,发展迅速,可以为测试系统进一步发展提供良好的支持。本文重点解决分布式测试系统中内外总线的关键技术和其关联的地面配置控制软件的实现。在测试系统的采集器内总线设计上,为了达到更高实时性和更小的抖动,我们采用基于FPGA的固定逻辑来实现。而在连接各采集器的外总线上,我们选用价格低廉,技术成熟并且兼容性好的以太网作为传输介质。整个验证系统要能真正运行起来和达到人机交互的界面,地面配置控制软件是不可或缺的和十分关键的。它将用户要求转换成采集器的具体寄存器定义,是地面实时遥测数据处理网络与遥测数据PCM流和机载记录数据处理软件与记录数据的联系纽带。同时,它也能检查机载系统的工作情况及数据采集情况。在地面配置控制软件设计中,采用灵活的插件架构的设计方法,把系统的功能分散在插件中来完成,插件能够动态地插入到系统中,并且插件可以被自由地插入、删除和替换,使地面控制软件具有很好可扩展性和易维护性。鉴于XML在数据表示方面的优势以及平台的无关性,采用XML文档来保存地面配置控制软件的工程配置信息。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 飞机测试系统现状
• 1.2.2 现场总线测控系统与以太网测控系统的比较
• 1.3 研究内容
• 1.4 本论文结构
• 第二章 相关理论和技术
• 2.1 XML 理论知识
• 2.1.1 XML 的产生和特点
• 2.1.2 XML 存储方法概述
• 2.1.3 XML 的文档类型
• 2.1.3.1 XML 文档类型
• 2.1.3.2 DTD
• 2.2 插件技术
• 2.2.1 插件的概念
• 2.2.2 插件体系结构开发方法的优点
• 2.2.3 插件与组件
• 2.2.4 插件程序的应用领域
• 2.2.5 插件程序的发展方向
• 第三章 分布式试飞测试总线的设计
• 3.1 分布式试飞采集系统概述
• 3.2 内部总线的分析设计
• 3.2.1 内部总线的设计要求
• 3.2.2 内部总线的设计方案
• 3.3 外总线的分析设计
• 3.3.1 外总线的设计要求
• 3.3.2 外总线的设计方案
• 第四章 总线验证系统的分析与设计
• 4.1 总线验证系统设计方案
• 4.2 总线验证系统组成情况
• 4.3 总线验证系统拓扑结构组成
• 4.4 总线验证系统—独立采集器工作原理介绍
• 4.5 总线验证系统—分布式采集器工作原理介绍
• 4.6 总线验证系统—地面配置控制软件
• 4.7 总线验证系统工作阶段具体描述
• 4.7.1 阶段1——地面配置控制软件编程生成SETUP 文件
• 4.7.2 阶段2——对采集器SETUP 文件的加载
• 4.7.3 阶段3——系统初始化
• 4.7.4 阶段4——系统授时、时钟同步
• 4.7.5 阶段5——发送采集启动命令消息
• 4.7.6 阶段6——系统数据传输
• 第五章 地面配置控制软件的分析与设计
• 5.1 地面软件系统的概要描述
• 5.2 地面软件系统的功能设计
• 5.2.1 图形界面下分布式采集系统整体的网络结构设计
• 5.2.2 完成网络节点上的各个采集器的功能配置
• 5.2.3 中间文件—XML 的产生
• 5.2.4 加载系统和工程比较
• 5.2.5 与采集器网络之间的通讯
• 5.2.6 采集器网络的工作状态监测和数据包接受
• 5.3 地面软件系统的设计特点和框架结构
• 5.4 地面软件系统的工作流程
• 5.4.1 编程
• 5.4.2 检查
• 5.4.3 数据下载
• 第六章 试飞测试系统模块的设计与实现
• 6.1 总线验证系统功能板卡模块的设计
• 6.1.1 系统控制卡的设计
• 6.1.1.1 系统控制卡的概要描述
• 6.1.1.2 系统控制卡的组成
• 6.1.1.3 系统控制卡的工作原理
• 6.1.1.4 系统控制卡的系统授时、同步控制
• 6.1.1.5 外总线控制模块
• 6.1.1.6 系统数据传输策略方法
• 6.1.2 PCM 输出卡的设计
• 6.1.2.1 PCM 输出卡的概要描述
• 6.1.2.2 PCM 输出卡的组成
• 6.1.2.3 PCM 输出卡的工作原理
• 6.1.3 数据模拟卡的设计
• 6.1.3.1 数据模拟卡的概要描述
• 6.1.3.2 数据模拟卡的组成
• 6.1.3.3 数据模拟卡的功能
• 6.1.3.4 数据模拟卡的工作原理
• 6.2 地面控制软件的模块实现
• 6.2.1 拓扑结构定义模块实现
• 6.2.2 功能板卡定义模块实现
• 6.2.2.1 主要类的实现
• 6.2.2.2 插件架构中插件的识别和调用
• 6.2.2.3 系统控制板卡模块的实现
• 6.2.2.4 数据模拟卡模块的实现
• 6.5.2.5 PCM 输出卡模块的实现
• 6.2.3 编译（编程）模块实现
• 6.2.4 工程配置信息处理模块的实现
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果