基于PC104架構(gòu)的某系列計(jì)算機(jī)通用測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　某系列計(jì)算機(jī)應(yīng)用于飛機(jī)的綜合顯示系統(tǒng)，自投入使用以來，已形成十多個(gè)型號(hào)，裝備飛機(jī)上百架。由于型號(hào)多、數(shù)量大、且裝備時(shí)間較長，產(chǎn)品的故障率逐年上升，維護(hù)面臨很大壓力。同時(shí)由于該系列計(jì)算機(jī)的功能較為復(fù)雜，通用的檢測(cè)儀器無法對(duì)其進(jìn)行全面的檢測(cè)，而現(xiàn)有的專用測(cè)試設(shè)備僅能對(duì)系列中的一種或幾種型號(hào)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，導(dǎo)致目前裝備的專用檢測(cè)設(shè)備也有多種型號(hào)，不利于產(chǎn)品的維護(hù)。因此設(shè)計(jì)一種通用的測(cè)試平臺(tái)，能夠?qū)ο盗兄兴行吞?hào)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，提高產(chǎn)品的維護(hù)效率顯得尤為重要。

　　PC104總線是國際上最早的嵌入式計(jì)算機(jī)總線標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)臺(tái)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(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的PC104工控機(jī)為嵌入式應(yīng)用提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺(tái)，該平臺(tái)的硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件開發(fā)與IBM PC機(jī)完全兼容，開發(fā)、維護(hù)和擴(kuò)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(jì)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(jì)算機(jī)通用檢測(cè)平臺(tái)(以下簡稱通用檢測(cè)平臺(tái))，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(duì)系列內(nèi)所有型號(hào)計(jì)算機(jī)的檢測(cè)，同時(shí)具有人機(jī)交互簡單、顯示直觀等特點(diǎn)。

　　1 任務(wù)與功能需求

　　通用檢測(cè)平臺(tái)通過對(duì)被測(cè)計(jì)算機(jī)的外部接口的檢測(cè)，驗(yàn)證產(chǎn)品的功能是否正常，為產(chǎn)品的二線檢測(cè)提供支持。在綜合分析某系列計(jì)算機(jī)所有型號(hào)產(chǎn)品的外部接口，并考慮通用檢測(cè)平臺(tái)自身擴(kuò)展和維護(hù)的情況下，對(duì)通用檢測(cè)平臺(tái)的功能提出如下需求：

(1)能夠采集一路低電壓差分信號(hào)(LVDS視頻信號(hào)、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(cè)平臺(tái)應(yīng)具有自檢測(cè)功能；
(5)通用檢測(cè)平臺(tái)提供被測(cè)產(chǎn)品的供電電源，+28VDC，功率不超過100W。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　通用檢測(cè)平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的固定孔進(jìn)行固定，形成棧式的緊湊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)模塊之間任意搭接和系統(tǒng)功能的擴(kuò)充。這種棧接式結(jié)構(gòu)有利于設(shè)計(jì)較高密度、小體積、便攜式的測(cè)試平臺(tái)。通用檢測(cè)平臺(tái)的棧接式實(shí)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(jī)

　　本系統(tǒng)選用的PC104嵌入式工控機(jī)為威強(qiáng)科技的WAFER-945GSE2型，該型機(jī)按照ALL-IN-ONE技術(shù)設(shè)計(jì)，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(shí)時(shí)時(shí)鐘及鍵盤／鼠標(biāo)接口都集成在一塊標(biāo)準(zhǔn)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(gè)VGA顯示接口和2個(gè)1 8位的LVDS顯示接口，支掙VGA接口和LVDS接口的同時(shí)顯示；c．BIOS：AMIBIOS；d．I／O：標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、鼠標(biāo)接口，1個(gè)RS 2 3 2接口，1個(gè)RS232／RS422／RS485接口，4個(gè)USB2．0接口，2個(gè)以太網(wǎng)接口；d．供電電源：+5VDC，3．1A。

　　2．2 標(biāo)準(zhǔn)模塊組件

　　通用檢測(cè)平臺(tái)使用的標(biāo)準(zhǔn)模塊組件如下：a．顯示屏：15”和6．4”兩個(gè)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(cè)被測(cè)產(chǎn)品輸出的LVDS信號(hào)；b．硬盤：容量80GB，用來存儲(chǔ)操作系統(tǒng)及檢測(cè)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(gè)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。