一种柔性嵌入式被测设备模拟器制造技术

本发明专利技术公开了一种柔性嵌入式被测设备模拟器，特别提出了有益于测控领域柔性设计的虚拟设备通讯协议VDCP(Virtual Device Communication Protocol)。该发明专利技术涉及的嵌入式被测模拟器由嵌入式主控单元、模拟量和数字量输入输出单元、测控总线单元、显示单元构成；通过嵌入式被测设备模拟器的各输入单元模拟被测设备的激励接收模块，通过各输出单元模拟被测设备的响应输出模块，采用本发明专利技术提出的VDCP协议标准化了测控主机与嵌入式子设备之间基于TCP/IP网络的通讯方式，从而解决了测控领域在研制测控系统时过分依赖于电子被测设备的问题，大大缩短了测控设备的研制周期和研制成本，亦增加了测控系统的可扩展性和重用性。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性嵌入式被测设备模拟器
本专利技术涉及电子设备测控
，提出了一种柔性嵌入式被测设备模拟器，特别是在其上提出了虚拟设备通讯协议(VDCP)。
技术介绍
在测控系统的研发过程中，需要向被测对象注入多种形式的激励信号并读取被测对象的激励响应，以验证测试系统是否能准确生成和发送激励信号、是否能够接收和分析响应信号。现有的方法是，制作一个真实的被测设备，向其中注入激励信号，收集其反馈信号，从而评判测控系统功能是否正确。这种方法的一个缺点是研发投入较大，研制周期被延长，且被测设备扩展性和重用性不强，每开发一个项目就需要制作一个与之适应的被测设备，造成不必要的浪费。此外，激励信号有多种样式，如数字量、模拟量或者各种测控总线(CAN、RS232/RS422、1553B、AFDX, Rapid IO等)数据，但是在现有的测试系统开发过程中，通常仅能使用单纯的某种形式的激励信号，逐项测试相应的功能，这种方式手段单一，效率和准确度都不高。随着测试系统的复杂性越来越高，对系统柔性(可扩展性)、实时性、可靠性和可重用性要求日趋增加。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供了一种嵌入式被测设备模拟器，基于TCP/IP网络通过VDCP协议接口接收测控主机的操控命令，完成模拟真实被测设备的各项功能，解决了一般测控系统研制过程中过分依赖于具有特定硬件的被测设备的问题，提高了设备的可扩展性和重用性。所述嵌入式被测设备模拟器包括:嵌入式主控单元板、数字量输入输出单元板、模拟量输入输出单元板、测控总线单元板和显示单元；所述嵌入式主控单元板为载板，提供多个PCI接口插槽，所述数字量输入输出单元板、模拟量输入输出单元板和测控总线单元板通过所述PCI接口插槽安装在所述嵌入式主控单元板上；所述嵌入式被测设备模拟器和测控系统主机使用VDCP协议数据单元来传递信息，所述VDCP协议数据单元包括命令字头1、命令字头2、命令字头3和数据字，其中:所述命令字头I包括:同步字标识，占用10个比特，标识一个VDCP协议数据单元的起始位置；命令优先级，占用4个比特，指示命令的处理优先级；异步命令标识和异步命令响应标志,分别占用I个比特,指示是否为异步命令和是否为异步命令响应；扩展命令标识位，占用I个比特，标识用户定义的私有扩充协议；虚拟设备功能号，占用12个比特位，定义虚拟设备的功能代号；奇偶校验位，对整个VDCP协议数据单元进行奇偶校验；所述命令字头2包括:命令字节数，占用I6个比特，代表VDCP协议数据单元的长度；篱笆标号，占用16个比特，用于标识具体的异步命令；所述命令字头3包括:虚拟设备号，占用8个比特，用于标识虚拟设备；虚拟设备板卡号，占用4个比特，用于标识虚拟设备中的板卡；虚拟设备功能参数计数，代表一个命令所携带的参数个数；虚拟设备响应返回代码，标识虚拟设备执行完命令后的状态。用户扩展命令功能号，标识用户自定义的虚拟设备功能号。所述数据字携带命令参数信息和/或所述嵌入式被测设备模拟器和测控系统主机之间传递的信息；其中，所述虚拟设备为与特定VDCP协议数据单元对应的嵌入式被测设备模拟器。特别地、所述嵌入式主控单元板上运行VxWorks操作系统，接收测控系统主机通过VDCP协议数据单元发送的命令并执行对应的测试功能任务；所述数字量输入输出单元板上的输入单元、模拟量输入输出单元板上的输入单元、和/或所述测控总线数据单元板上的接收单元模拟系统激励输入通道；所述数字量输入输出单元板上的输出单元、模拟量输入输出单元板上的输出单元、所述测控总线数据单元板上的发送单元和/或显示单元模拟系统响应输出通道。特别地、所述嵌入式主控单元板上设置有TCP/IP接口，VDCP协议数据单元被承载在TCP/IP协议帧上，通过所述TCP/IP接口输入或者输出所述嵌入式被测设备模拟器。特别地、所述模拟信号输入输出单元板用于对模拟信号进行接收和发送；所述数字信号输入输出单元板用于数字信号进行接收和发送；所述测控总线单元板用于实现全双工交换式测控总线数据的接收和发送。特别地、在采用异步命令方式时，当测控系统主机产生一个命令时，将所述命令封装在所述VDCP协议数据单元中，填入唯一标识该命令的篱笆标号，所述篱笆标号随VDCP协议数据单元传输至所述嵌入式被测设备模拟器；当所述嵌入式被测设备模拟器完成命令后将所述篱笆标号与响应数据封装在所述VDCP协议数据单元中回传给所述测控系统主机，使得测控系统主机能够根据所述篱笆标号区分该响应数据所对应的所述命令。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:嵌入式被测设备模拟器能够按照用户的设计，实时采集测控系统输入的激励信号，并可根据需要，向测控系统设备实时输出响应信号，以仿真被测设备的功能；VDCP协议将具体的硬件设备抽象为虚拟设备，通过设备号和功能号来访问相应的硬件设备，获得相应的功能，能够使得测控系统设备间实现无缝链接，简化了协同通讯的复杂逻辑，从而使得测控系统无需依赖于真实被测对象就可以提前验证自身设计的准确性，此外，VDCP协议的使用大大提高了系统的可扩展性和各设备的可重用性。【附图说明】图1为本专利技术提出的柔性嵌入式被测设备模拟器总统功能框图图2为本专利技术提出的VDCP协议数据单元格式图图3为本专利技术提出的VDCP协议工作原理图图4为本专利技术提出的柔性嵌入式被测设备操作命令流程图图5为本专利技术提出的柔性嵌入式被测设备模拟器示意图【具体实施方式】首先对方案中使用的缩写标记含义解释如下:VDCP代表虚拟设备通信协议VDCP-S代表基于虚拟设备通信协议的服务器(主控设备)VDCP-C代表基于虚拟设备通信协议的客户端(从设备)本专利技术所采用的技术方案包括两个层面:一是嵌入式被测设备模拟器本身，二是设备间通讯协议框架，即虚拟设备通讯协议VDCP。在硬件层面，为了使得被测设备能够尽可能地模拟各种测控领域内的电子被测对象，采用基于PCI或者CPCI总线的VxWorks嵌入式系统，使用PCI总线可以实现大部分测控系统和被测设备功能，使用VxWorks系统可以满足大部分测控系统的实时性要求；为不失一般性，建议了预留数字量、模拟量以及测控总线处理板卡单元。在通信协议层面，标准化了设备间的通讯协议，能够简化测控系统协同任务的复杂逻辑；同时实现了 VDCP协议的标准C源代码，能够满足跨平台使用需求，例如主控机运行Windows系统而被测设备模拟器运行VxWorks嵌入式系统。下面结合附图对本 专利技术的技术方案进行详细说明。(I)硬件设计:参见附图5，本专利技术提出的嵌入式被测设备模拟器的硬件由嵌入式主控单元板、数字信号输入输出单元板、模拟信号输入输出单元板和测控总线单元板组成。它们之间的位置连接关系是嵌入式主控单元板作为整个系统的载板，对外提供多个PCI接口插槽，数字量、模拟信号输入输出单元、测控总线单元通过PCI接口插槽安装于嵌入式主控制板上。此外还有一套IXD显示模块，安装于嵌入式被测设备模拟器的面板上，用于显示各板卡上输入输出信号的信息。以下对上述各个模块进行详细说明:.嵌入式主控单元板作为系统各功能单元的载体，运行Vx W orks实时操作系统，通过PCI接口对各功能单元进行控制。.模拟信号输入输出单兀对多通道的模拟信号进行接收和发送。.数字信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式被测设备模拟器，其特征在于，包括：嵌入式主控单元板、数字量输入输出单元板、模拟量输入输出单元板、测控总线单元板和显示单元；所述嵌入式主控单元板为载板，提供多个PCI接口插槽，所述数字量输入输出单元板、模拟量输入输出单元板和测控总线单元板通过所述PCI接口插槽安装在所述嵌入式主控单元板上；所述嵌入式被测设备模拟器和测控系统主机使用VDCP协议数据单元来传递信息，所述VDCP协议数据单元包括命令字头1、命令字头2、命令字头3和数据字，其中：所述命令字头1包括：同步字标识，占用10个比特，标识一个VDCP协议数据单元的起始位置；命令优先级，占用4个比特，指示命令的处理优先级；异步命令标识和异步命令响应标志，分别占用1个比特，指示是否为异步命令和是否为异步命令响应；扩展命令标识位，占用1个比特，标识用户定义的私有扩充协议；虚拟设备功能号，占用12个比特位，定义虚拟设备的功能代号；奇偶校验位，对整个VDCP协议数据单元进行奇偶校验；所述命令字头2包括：命令字节数，占用16个比特，代表VDCP协议数据单元的长度；篱笆标号，占用16个比特，用于标识具体的异步命令；所述命令字头3包括：虚拟设备号，占用8个比特，用于标识虚拟设备；虚拟设备板卡号，占用4个比特，用于标识虚拟设备中的板卡；虚拟设备功能参数计数，代表一个命令所携带的参数个数；虚拟设备响应返回代码，标识虚拟设备执行完命令后的状态。用户扩展命令功能号，标识用户自定义的虚拟设备功能号。所述数据字携带命令参数信息和/或所述嵌入式被测设备模拟器和测控系统主机之间传递的信息；其中，所述虚拟设备为与特定VDCP协议数据单元对应的嵌入式被测设备模拟器。...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式被测设备模拟器，其特征在于，包括: 嵌入式主控单元板、数字量输入输出单元板、模拟量输入输出单元板、测控总线单元板和显示单元； 所述嵌入式主控单元板为载板，提供多个PCI接口插槽，所述数字量输入输出单元板、模拟量输入输出单元板和测控总线单元板通过所述PCI接口插槽安装在所述嵌入式主控单元板上； 所述嵌入式被测设备模拟器和测控系统主机使用VDCP协议数据单元来传递信息，所述VDCP协议数据单元包括命令字头1、命令字头2、命令字头3和数据字，其中: 所述命令字头I包括: 同步字标识，占用10个比特，标识一个VDCP协议数据单元的起始位置； 命令优先级，占用4个比特，指示命令的处理优先级； 异步命令标识和异步命令响应标志，分别占用I个比特，指示是否为异步命令和是否为异步命令响应； 扩展命令标识位，占用I个比特，标识用户定义的私有扩充协议； 虚拟设备功能号，占用12个比特位，定义虚拟设备的功能代号； 奇偶校验位，对整个VDCP协议数据单元进行奇偶校验； 所述命令字头2包括: 命令字节数，占用16个比特，代表VDCP协议数据单元的长度； 篱笆标号，占用16个比特，用于标识具体的异步命令； 所述命令字头3包括: 虚拟设备号，占用8个比特，用于标识虚拟设备； 虚拟设备板卡号，占用4个比特，用于标识虚拟设备中的板卡； 虚拟设备功能参数计数，代表一个命令所携带的参数个数； 虚拟设备响应返回代码，标识虚拟设备执行完命令后的状态。 用户扩展命令功能号，标识用户自定义的虚拟设备功能号。 所述数据字携带命令参数信息和/或所述嵌入式被测设备模拟器和测控系统主机之间传递的信息； 其中，所述虚拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：范建新，肖瑾，余正伟，吴冰，张朔，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11