隨著電子技術(shù)的發(fā)展，航電系統(tǒng)在飛機整機中的重要性飛速提升。據(jù)統(tǒng)計，近年來航電系統(tǒng)在飛機出廠成本中的比例直線上升，航電系統(tǒng)研發(fā)成本已占飛機研制總成本的近30%，并保持著持續(xù)擴大的趨勢。測試保障作為航電產(chǎn)業(yè)鏈至關(guān)重要的一環(huán)，貫穿航空電子設(shè)備“研發(fā)-制造-運營”的全生命周期，提升和發(fā)展航電測試保障技術(shù)，是提升我國航電行業(yè)競爭力的關(guān)鍵技術(shù)。

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什么是航電系統(tǒng)

航電系統(tǒng)即飛機航空電子系統(tǒng)，是指飛機上所有電子系統(tǒng)的總和。航空電子系統(tǒng)包括顯示系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)輸入及控制、飛行控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、武器系統(tǒng)等。

在系統(tǒng)集成環(huán)境中，需要模擬與航電各子系統(tǒng)非總線信號交聯(lián)關(guān)系的模擬量、離散量、同步器、頻率量、RS232/422/485、1553B、CAN、ARINC429、1394B、TCP/UDP、FC、AFDX、Rapid IO、LVDT/RVDT、LVDS、HB6096等狀態(tài)信號，以實現(xiàn)對航電各子系統(tǒng)的功能、接口以及交聯(lián)關(guān)系的驗證。

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通用測試平臺的必要性

傳統(tǒng)的航電系統(tǒng)功能測試設(shè)備是：一套測試設(shè)備只測試一個型號，測試軟件也是專門定制。當(dāng)型號越來越多，最后發(fā)現(xiàn)需要很多不同種類的測試設(shè)備，同時也需要很多開發(fā)人員開發(fā)測試軟件。測試人員很難熟練掌握各種測試設(shè)備和各種測試軟件，另外對測試設(shè)備的維護管理也相當(dāng)復(fù)雜繁瑣。

現(xiàn)在需要構(gòu)建一種航電系統(tǒng)的通用測試平臺，包括通用硬件平臺和通用軟件平臺，它可以測試幾乎所有型號的航電系統(tǒng)設(shè)備。

圖1：航電實時仿真測試系統(tǒng)組成圖
通用硬件平臺采用PXI總線接口模塊，通用軟件平臺采用ETest嵌入式系統(tǒng)半實物仿真測試集成開發(fā)環(huán)境。

ETest具有開放性很強的二次開發(fā)能力：搭建測試環(huán)境，設(shè)計測試用例，然后執(zhí)行測試用例；控制PXI各接口模塊，產(chǎn)生激勵信號給被測航電系統(tǒng)，然后采集被測系統(tǒng)反饋信號，與預(yù)期的結(jié)果對比，實現(xiàn)對航電系統(tǒng)的功能、接口、性能的測試與驗證。

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某航電系統(tǒng)測試原理

被測件：不同通信總線的各種航電系統(tǒng)設(shè)備，均為嵌入式的系統(tǒng)。航電系統(tǒng)的外圍信號接口有模擬量輸出接口、離散量輸出接口、頻率量輸出接口、同步器輸出接口、串行總線（RS-422）接口、HB6096接口。軟件要求：具備二次開發(fā)功能：實現(xiàn)測試環(huán)境搭建、測試用例自動執(zhí)行，實現(xiàn)模擬量、頻率量、同步器信號值和開關(guān)量狀態(tài)輸出控制，以及串行總線（RS-422）數(shù)據(jù)包和HB6096總線數(shù)據(jù)包的收發(fā)，結(jié)果的自動比對，結(jié)果報告的自動生成等功能。硬件要求：采用基于PXI總線的控制器，并在此基礎(chǔ)上配置模擬量輸出接口板、離散量輸出接口板、頻率量輸出接口板、同步器輸出接口板、串行總線（RS-422）接口板、HB6096接口板作為航電系統(tǒng)通用測試平臺的硬件主體。ETest軟件部署安裝在PXI控制器上，PXI控制器相當(dāng)計算機主機。航電系統(tǒng)通用測試平臺系統(tǒng)測試原理如圖2所示。測試平臺由PXI設(shè)備、ETest軟件、斷線檢測接口、信號接口、航插電纜和被測航電系統(tǒng)組成。

圖2：通用測試平臺系統(tǒng)測試原理圖

PXI硬件主要配置：

?BST71013 ?14槽PXI機箱?BST11207?嵌入式零槽控制器?BST34211?48通道離散量輸入48通道離散量輸出模塊

?BST32204?64通道16位模擬電壓輸出模塊

?BST23208?8通道串口模塊

?BST24080 ?雙通道同步器模塊

?BST32203?8通道波形輸出模塊

?CPCI-429-88?8發(fā)8收ARINC429通訊模塊

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某航電系統(tǒng)測試執(zhí)行過程

利用通用測試平臺可快速搭建模擬量輸出接口、離散量輸出接口、頻率量輸出接口、同步器輸出接口、串行總線（RS-422）接口、HB6096接口的硬件測試環(huán)境，利用定制航插電纜連接被測件和各種模塊。然后利用ETest軟件，建一個測試項目，進行仿真設(shè)計、用例設(shè)計與執(zhí)行，最后得到測試報告。

1、測試環(huán)境搭建

搭建好硬件測試環(huán)境后，需要利用ETest軟件測試平臺開展測試設(shè)計工作。首先進行交聯(lián)環(huán)境設(shè)計，交聯(lián)環(huán)境用來描述被測件的外圍接口通道和協(xié)議。在ETest測試平臺中進行測試交聯(lián)環(huán)境仿真建模，添加多個外圍系統(tǒng)模擬量、離散量、頻率量、HB6096、同步器、RS422。再添加多個數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字輸出、頻率輸出、429、同步器、422通道。各通道上添加用戶定義的通訊協(xié)議。交聯(lián)環(huán)境建模如下圖3。

圖3：ETest測試項目交聯(lián)環(huán)境圖

2、DPD協(xié)議設(shè)計DPD協(xié)議就是測試用例數(shù)據(jù)協(xié)議或格式。DPD由ICD文件轉(zhuǎn)換而來。每個通道需要編寫應(yīng)用層的協(xié)議。協(xié)議都采用ETest軟件測試平臺提供的DPD（通信協(xié)議描述語言）描述。DPD是一個非常先進的協(xié)議描述工具，用此協(xié)議描述語言，腳本的編寫就非常簡單了。協(xié)議由字段組成，字段類型提供了位、字節(jié)、字符串、數(shù)組、校驗等多種類型。數(shù)據(jù)包括整型、浮點，有符號無符號，大小端設(shè)置，范圍設(shè)置，默認(rèn)值設(shè)置。應(yīng)用層協(xié)議由ICD文件（interfacecontrol document，接口控制文件）來詳細描述。航空電子系統(tǒng)的接口控制文件通常是十分龐雜的，它包含了一整套總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)的定義，它包括系統(tǒng)的控制邏輯、信號類型、傳輸速度、參數(shù)名稱、參數(shù)意義、參數(shù)單位、參數(shù)最大值和最小值、分辨率、精度、最大/最小傳輸間隔、信號方向、比例關(guān)系、有無符號位、編碼形式、故障代碼等各種信息。

多個ICD轉(zhuǎn)換成多個DPD協(xié)議。如下圖4是其中RS422發(fā)送的DPD協(xié)議代碼方式描述。協(xié)議的名字為：Protocol_12，協(xié)議包括包頭、包尾、檢驗及其它數(shù)據(jù)字段。

圖4：? DPD協(xié)議示例
3、圖形監(jiān)控設(shè)計圖形監(jiān)控設(shè)計是用來在用例執(zhí)行的輸入用例數(shù)據(jù)和顯示測試結(jié)果數(shù)據(jù)的。監(jiān)控種類常用的有按鈕、開關(guān)、bull燈、文本編輯框、儀表盤、數(shù)字表、曲線圖等。控件直接綁定在DPD協(xié)議的字段上。

測試用例的部分監(jiān)控設(shè)計如下圖5所示，界面控件采用了多個開關(guān)、文本編輯框、數(shù)字儀表等。

圖5：圖形監(jiān)控示例

4、腳本用例執(zhí)行

腳本的設(shè)計就是測試用例數(shù)據(jù)的收發(fā)和結(jié)果判定，實現(xiàn)自動化測試。腳本采用Python或C++腳本語言。Python語言簡潔、易讀、易懂，有C語言基礎(chǔ)馬上就可以開發(fā)用例了。

在腳本中直接引用協(xié)議字段，進行賦值等操作；直接用ETest提供的協(xié)議讀寫API，實現(xiàn)協(xié)議的自動組包和解包操作。腳本可進行輸入輸出信息打印輸出，打開監(jiān)控執(zhí)行監(jiān)控。腳本一次設(shè)計，多次執(zhí)行。Python腳本測試用例如圖6所示：

圖6：Python腳本測試用例

測試環(huán)境搭建完成后批量執(zhí)行測試用例。測試執(zhí)行是一鍵自動化執(zhí)行測試用例，并生成報告。

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測試軟件ETest簡介

ETest是一款軟件開發(fā)環(huán)境IDE（點擊查看詳情），基于該IDE可以完成嵌入式系統(tǒng)測試軟件的開發(fā)與部署。該產(chǎn)品是由凱云科技率先在行業(yè)內(nèi)推出的國產(chǎn)自主可控半實物仿真測試開發(fā)平臺，有效打破了國內(nèi)該領(lǐng)域長期由進口軟件LabView、DSpace等產(chǎn)品壟斷的格局。

ETest可廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備、工業(yè)控制、汽車電子、儀器儀表等各行業(yè)測試工裝、測試儀器等設(shè)備的研發(fā)。具有應(yīng)用范圍廣、實時性強、開發(fā)效率高、使用簡單、易于擴展、國產(chǎn)自主等特點，支持各種國產(chǎn)CPU＋國產(chǎn)操作系統(tǒng)的部署方案，同時兼容Windows、linux、Mac等多種操作系統(tǒng)。

圖7：?ETest測試開發(fā)環(huán)境圖

凱云科技基于PXI設(shè)備和ETest開發(fā)環(huán)境，搭建了航電系統(tǒng)通用半實物仿真測試平臺，并利用此平臺測試了多種型號的航電系統(tǒng)設(shè)備，大大縮減時間和人力成本，同時保障了航電設(shè)備的安全性和可靠性。

在踐行數(shù)字中國戰(zhàn)略，航空工業(yè)正在數(shù)字化的道路上高速發(fā)展，全面引入包括數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、和智能化在內(nèi)的更先進的設(shè)計和制造手段，是打造新型航空工業(yè)體系，加速推動航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展提質(zhì)增效的有效手段。凱云科技將努力為航空工業(yè)領(lǐng)域數(shù)字化添磚加瓦，助力中國航電設(shè)備制造業(yè)騰飛。