基于PC104架構(gòu)的某系列計算機通用測試平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

　　某系列計算機應(yīng)用于飛機的綜合顯示系統(tǒng)，自投入使用以來，已形成十多個型號，裝備飛機上百架。由于型號多、數(shù)量大、且裝備時間較長，產(chǎn)品的故障率逐年上升，維護面臨很大壓力。同時由于該系列計算機的功能較為復(fù)雜，通用的檢測儀器無法對其進行全面的檢測，而現(xiàn)有的專用測試設(shè)備僅能對系列中的一種或幾種型號的計算機進行檢測，導(dǎo)致目前裝備的專用檢測設(shè)備也有多種型號，不利于產(chǎn)品的維護。因此設(shè)計一種通用的測試平臺，能夠?qū)ο盗兄兴行吞柕挠嬎銠C進行檢測，提高產(chǎn)品的維護效率顯得尤為重要。

　　PC104總線是國際上最早的嵌入式計算機總線標準，是一種專門為嵌入式控制而定義的工業(yè)控制總線，在硬件與軟件上與標準臺式PC／AT體系結(jié)構(gòu)完全兼容，是一種優(yōu)化的、小型、堆棧式結(jié)構(gòu)的嵌入式總線規(guī)范。按照該總線標準開發(fā)的PC104工控機為嵌入式應(yīng)用提供了一種標準的系統(tǒng)平臺，該平臺的硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件開發(fā)與IBM PC機完全兼容，開發(fā)、維護和擴展都非常方便。開發(fā)人員可以將主要精力放在軟件和接口的設(shè)計上，配以不同功能的模塊，可以靈活地搭配組合為功能不同的監(jiān)控裝置。某系列計算機通用檢測平臺(以下簡稱通用檢測平臺)，采用了以PC104構(gòu)架組成的處理單元，配置硬盤、電源、控制器、I／O等模塊，使用Windows XP操作系統(tǒng)，占用較少的系統(tǒng)資源，取得了較快的處理速度和較高的可靠性，能夠完成對系列內(nèi)所有型號計算機的檢測，同時具有人機交互簡單、顯示直觀等特點。

　　1 任務(wù)與功能需求

　　通用檢測平臺通過對被測計算機的外部接口的檢測，驗證產(chǎn)品的功能是否正常，為產(chǎn)品的二線檢測提供支持。在綜合分析某系列計算機所有型號產(chǎn)品的外部接口，并考慮通用檢測平臺自身擴展和維護的情況下，對通用檢測平臺的功能提出如下需求：

(1)能夠采集一路低電壓差分信號(LVDS視頻信號、18位、分辨率640×480)；
(2)提供1路ARINC429輸出通道，波特率12．5～100kb／s可調(diào)；
(3)提供1路RS422輸入／輸出通道，波特率19200bps／38400bps／460．8kbps可調(diào)；
(4)通用檢測平臺應(yīng)具有自檢測功能；
(5)通用檢測平臺提供被測產(chǎn)品的供電電源，+28VDC，功率不超過100W。

　　2 硬件設(shè)計

　　通用檢測平臺的硬件設(shè)計以功能模塊為基本組件，包括CPU模塊、硬盤模塊、ARINC429模塊、RS422模塊、控制模塊等。這些模塊通過PC104總線連接，并利用標準的固定孔進行固定，形成棧式的緊湊結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)模塊之間任意搭接和系統(tǒng)功能的擴充。這種棧接式結(jié)構(gòu)有利于設(shè)計較高密度、小體積、便攜式的測試平臺。通用檢測平臺的棧接式實物外型結(jié)構(gòu)如圖1所示，其硬件電路的邏輯框圖如圖2所示。

　　2．1 PC104嵌入式工控機

　　本系統(tǒng)選用的PC104嵌入式工控機為威強科技的WAFER-945GSE2型，該型機按照ALL-IN-ONE技術(shù)設(shè)計，將CPU芯片、BIOS、內(nèi)存、USB接口、串口、VGA顯不接口、LVDS顯示接口、看門狗、實時時鐘及鍵盤／鼠標接口都集成在一塊標準的PC104總線板上，主要技術(shù)參數(shù)如下：a．主芯片：Intel Atom N270，1．6GHz；b．主板：Intel945GSE芯片組，集成533MHz／1GB內(nèi)存，集成1個VGA顯示接口和2個1 8位的LVDS顯示接口，支掙VGA接口和LVDS接口的同時顯示；c．BIOS：AMIBIOS；d．I／O：標準鍵盤、鼠標接口，1個RS 2 3 2接口，1個RS232／RS422／RS485接口，4個USB2．0接口，2個以太網(wǎng)接口；d．供電電源：+5VDC，3．1A。

　　2．2 標準模塊組件

　　通用檢測平臺使用的標準模塊組件如下：a．顯示屏：15”和6．4”兩個液晶顯示屏，其中15”屏用來顯示W(wǎng)indowsXP操作系統(tǒng)，6.4”屏用來檢測被測產(chǎn)品輸出的LVDS信號；b．硬盤：容量80GB，用來存儲操作系統(tǒng)及檢測程序；c．ARINC429模塊：方圓明科技的ARINC429-PC10 4-42板卡，2路發(fā)送通道，4路接收通道，波特率12．5kbps／48kbps／50kbps／100kbps可調(diào)；d．RS422模塊：迅能電子的CNS-P1-UART-4板卡，4個串行接口RS232／RS422／RS485可選，波特率最大460．8kbps；e．電源模塊：輸入電壓220V／50Hz，輸出電壓+5VDC 350W，+28VDC 200W。