0 引言

　　高速GJB289A總線是一種集中式的時分串行總線，其主要特點是分布處理、集中控制和實時響應[1]。其可靠性機制包括防錯功能、容錯功能、錯誤的檢測和定位、錯誤的隔離、錯誤的校正、系統監控及系統恢復功能[2]。采用雙冗余系統，有兩個傳輸通道，保證了良好的容錯性和故障隔離。

　　隨著高速GJB289A數據總線系統的開發與應用，開發人員和系統應用人員迫切需要對高速總線系統測試方法進行研究，并開發對應的高速總線測試設備。本文從數據總線電氣特性、協議符合性和數據總線系統通信等幾個方面進行研究。

1 系統測試概述

　　數據總線固有特性受到速率提升影響的因素包括：信號衰減、線纜阻抗和線纜間電容。針對總線信號衰減、阻抗和電容，可以采用專用測試工具一起進行直接測量。測試過程中需要準備待測試線纜及電氣特性相關測試儀器[3]。

　　數據總線終端受到速率提升影響的因素主要是終端的協議符合性，協議符合性測試需在特定設備上進行。測試需要準備的設備包括：協議符合性測試儀、數據總線終端（總線控制器、遠程終端和總線監控器各一臺）、線纜和對應的連接組件（線纜連接器、總線耦合器和總線終止器）[4]。

　　數據總線系統通信受到信號頻率影響的因素包括：總線負載、總線帶寬、總線延遲和總線效率[5]。總線系統通信的測試可由高速總線通信仿真平臺完成，平臺中配備有總線監控器、總線控制器、備份總線控制器、遠程終端、完整的總線連接組件、總線通信配置工具、總線通信分析工具和總線通信性能分析工具[6]。

2 系統測試平臺搭建

　　GJB289A數據總線進行系統測試需構建與之配合的測試系統環境，測試系統環境采用技術成熟的1553標準PC卡、BM監控卡、信號質量測試儀、數字示波器及工業計算機構成的測試系統實現平臺搭建，1553標準PC卡設計與機載設備總線接口設計一致，具有相同的總線電氣特性與性能特點。測試系統環境搭建按圖1所示結構。

圖1  系統測試平臺示意圖

　　標準PC卡實現GJB289A總線BC/RT功能，具有BC和RT方式多消息處理能力。實現了基本的GJB289A數據傳輸，支持GJB289A規定的各項總線活動。該板卡的對外接口包括：

　　(1)一路雙余度的高速GJB289A總線接口，滿足GJB289A總線電氣特性要求；

　　(2)一路標準RS232接口，用于調試信息輸出或提供簡單的用戶控制信息交互（需定制）；

　　(3)標準的PCI接口，直接與PC的PCI槽相連；

　　(4)一路JTAG接口，用于底層固件調試升級。

　　BM監控卡實現1553B總線監控功能，對總線數據進行捕獲，并計算出總線負載，記錄總線上總消息數、錯誤消息、無響應消息等信息，用于系統功能和性能的分析。該板卡的功能主要包括：

　　(1)BM監控卡提供了PCI接口的GJB289A的強大功能；

　　(2)集成了功能豐富的軟件，降低了開發時間。所有的數據總線功能支持API；

　　(3)實時數據采集、周期消息插入、錯誤檢測、微秒級的時間戳等。

　　信號質量測試儀用于測試總線信號質量、信號衰減。

　　數字示波器用于測試總線波形，測試波形用于電氣特性測試。

3 系統測試

　　3.1 電氣特性測試

　　電氣特性測試中構建一個終端有效性(Validation Test Plan，VTP）測試平臺，開發測試軟件配合平臺測試終端有效性。測試連接圖如圖2所示。

圖2  測試連接圖

　　主要包含測試項：

　　(1)幅度測試：BT向UUT發出有效合法的發送指令命令UUT發送N個數據字，或UUT向BT發出帶有N個數據字的接收指令，N是UUT設計能夠發送的最大數據字個數，測量總線系統電壓幅度。

　　(2)上升下降時間測試：BT向UUT發出有效合法的發送指令命令UUT發送至少一個數據字，或UUT向BT發出至少帶一個數據字的接收指令，UUT輸出波形的上升和下降時間波形峰-峰值在10%～90%；

　　(3)輸出波形畸變過沖與擾動測試：BT向UUT發出有效合法的發送指令命令UUT發送至少一個數據字，或UUT向BT發出至少帶一個數據字的接收指令，測量總線系統輸出波形畸變電壓。

　　(4)輸出對稱性測試：BT向UUT發出有效合法的發送指令命令UUT發送N個數據字，或UUT向BT發出N個數據字的接收指令(N都是UUT設計能夠發送的最大數據個數)，從最末一個字的奇校驗位過零點開始計算，時間等于2.5 時，測量最大的殘余電壓值。

　　電氣特性主要技術指標如表1所示。

　　經電氣特性驗證，2 Mb/s GJB289A總線產品符合系統需求。

　　3.2 協議符合性測試

　　協議符合性測試中構建一個終端有效性測試平臺，開發測試軟件配合平臺測試終端有效性。

　　(1)總線控制器測試：使用測試儀器測量總線控制器輸出信號，通過總線協議分析儀對總線控制器命令處理（遠程終端發送命令、遠程終端接收命令、遠程終端到遠程終端命令、方式指令和廣播命令等）、數據連續性、超時等待、超時處理和狀態字分析等協議進行測試，測試結果符合GJB289A-97規定的總線控制器協議；

　　(2)遠程終端測試：使用測試儀器測量遠程終端輸出信號，通過總線協議分析儀對遠程終端響應狀態字、響應時間、數據處理、命令處理和子地址非法化等協議進行測試，測試結果符合GJB289A-97規定的遠程終端協議；

　　(3)總線監控器測試：使用測試儀器測量總線監控器輸出信號，通過總線協議分析儀對總線監控器命令字識別、數據字識別、狀態字識別、消息時標、錯誤判斷和超時判別等進行測試。

　　(4)協議符合性測試依據主要包含：指令的響應，要求終端對所有的合法指令作出正確的響應；消息間隔，要求最小間隔時間為2.0 μs，有效指令字的間隔時間為2.0 μs～6.0 μs，時間超過7.0 μs時，應作無響應超時處理；傳輸速率應是2.0 Mb/s，用來發送編碼數據的各個內部時鐘的長期穩定性為±0.1%（即±500 Hz）；奇校驗，采用字的最后一位應用作前16位的奇偶校驗；字長應為16 bit有效位加同步頭加奇偶校驗位，總共20 bit時；雙相編碼驗證曼徹斯特Ⅱ型雙相電平碼的編碼碼間錯誤、同步頭編碼驗證同步頭編碼出現錯誤的檢測能力；消息長度驗證消息中數據字各色錯誤檢測能力、方式指令驗證方式指令錯誤檢測能力。其主要技術指標如表2所示。

　　經協議符合性驗證驗證，2 Mb/s的GJB289A總線產品符合系統需求。

　　3.3 系統通信測試

　　總線系統通信由總線控制器、遠程終端和通信鏈路共同完成，電氣特性及協議符合性測試在通信鏈路測試和終端特性測試中進行，系統級測試主要測試系統通信過程中的總線負載、總線性能、總線效率和總線延遲率等關鍵參數[7-9]。測試原理主要根據系統需求進行ICD設計，并使用總線配置工具完成總線控制器的配置[10]，同時啟動系統中所有的遠程終端，達到預定總線通信狀態，然后使用總線監控器進行總線監控。總線監控器將總線通信數據保存，然后使用總線通信分析工具分析總線負載、總線性能、總線延遲和總線效率等參數，即可完成高速數據總線系統通信測試。

　　高速GJB289A數據總線系統測試中按照ICD文件定義在GJB289A總線系統中加載配置工具生成的總線表，在GJB289A總線系統中加載總線數據，啟動各個模擬終端的數據收發，記錄總線運行記錄，最后使用總線性能分析工具對總線運行狀態進行科學分析，將分析結果與過程設計的結果進行比較，分析過程設計結果的合理性，并對過程設計結果進行修訂和完善。系統級測試主要技術指標如表3所示。

　　在高速GJB289A數據總線系統測試中，系統功能正常，通信可靠穩定，未出現數據丟失和數據錯誤情況，總線性能指標符合系統要求。

4 結束語

　　本文對高速總線通信系統測試方法進行了研究，介紹了GJB289A總線系統測試平臺的搭建及系統測試方法，在高速GJB289A數據總線系統測試中，可確保總線系統在電氣特性、協議符合性和總線通信等方面得到充分驗證；可提高高速總線通信系統測試效果，提高總線系統開發質量和開發效率，為高速總線系統技術的推廣應用保駕護航。

　　參考文獻

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　　[10] 王綺卉，田澤，趙彬．基于HKS1553BCRT芯片的1553B總線通信軟件設計[J]．2012(8)：39-42．