一种四CAN总线模拟时序通信测试板卡及其测试方法技术

本发明专利技术公开了一种四CAN总线模拟时序通信测试板卡及其测试方法，包括PCI桥接芯片、FPGA、SOC处理器、CAN收发器，构成4个CAN通信通道的3U标准结构的CPCI模拟测试板卡，该标准板卡抗干扰、尺寸小、通用性好；基于FPGA设计实现，可灵活在系统设计、调试、实现通信通道时序控制和脉宽识别，体积小、通用性强。

A Four CAN Bus Analog Time Series Communication Test Board and Its Test Method

【技术实现步骤摘要】
一种四CAN总线模拟时序通信测试板卡及其测试方法
本专利技术属于通讯
，具体涉及一种四CAN总线模拟时序通信测试板卡及其测试方法。
技术介绍
医监设备主机是我国空间站和飞船中必备的航天员健康生理数据处理中心计算机，作用非常重要，在发射、飞行和返回中，其实时对航天员实施医学监督与医学保障，通过CAN总线实时接收来自生理信号测量盒和血压计的航天员心率、呼吸、体温、血压等生理信息数据，并进行处理、存储和下传，以便地面医护人员分析并及时提出医学建议和指导，由于其经历加速、失重、冲击、辐照等严酷的环境条件，必须具有非常高的可靠性才能保证飞行任务的成功。为了研制高可靠性的医监设备主机，需要在研制阶段同时研制模拟测试设备对医监设备主机进行全面的测试试验验证，传统的测试方法是研制基于工控机的无处理器控制的CAN总线标准板卡与医监主机互连组成测试系统，通过收发测试数据验证其功能正确性，这种方法只能单一测试CAN总线通信数据正确性，不能进行通信速率拉偏裕度测试，更不能建立模拟飞行中设备互连系统全面模拟测试医监主机飞行状态，测试不够全面可能延误发现医监主机质量缺陷时机，造成不合格产品装配飞行，发生不应有的故障。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种四CAN总线模拟时序通信测试板卡及其测试方法。本专利技术采用以下技术方案：一种四CAN总线模拟时序通信测试板卡，包括处理器、实现FIFO存储器、周期中断脉冲产生器和脉宽识别器的FPGA芯片、PCI桥接芯片和CAN总线收发器，PCI桥接芯片的PCI总线接口与对应的信号连接，PCI桥接芯片的局部总线接口与FPGA芯片对应的信号连接，FPGA芯片实现的功能单元分别包括8个FIFO存储器、4个脉宽识别器和1个周期中断脉冲产生器，PCI桥接芯片的局部数据总线接口与8个FIFO相应的4个写端口和4个读端口、4个脉宽识别器读端口、周期中断脉冲产生器写端口相连；各个处理器数据存储器接口与8个FIFO相应的另4个读端口和4个写端口相连，各个处理器的CAN收发信号接相应脉宽识别器输入信号，各个处理器中断输入信号接周期中断脉冲产生器相应的输出信号，4个处理器的CAN信号分别经对应的4个CAN总线收发器连接构成3U结构的标准CPCI板卡，四个CAN总线收发器用于对外通过电缆与被测试设备CAN收发器连接进行通信。具体的，4个处理器通过对应的FIFO存储器接收来自工控机的测试命令和模拟生理信号数据，通过CAN总线接收被测试的医监主机CAN总线命令并按周期中断脉冲产生器产生的周期时序中断脉冲发送生理信号数据模拟测试CAN总线通信正确性，通过处理器编程设置波特率参数和脉宽识别器识别脉宽测试通信波特率拉偏裕量。具体的，8个FIFO存储器与工控机经PCI桥接芯片通信用于接收测试命令和生理信号模拟数据。具体的，周期中断脉冲产生器用于产生周期时序中断脉冲，接收工控机的参数设置和启停命令并模拟产生4个周期时序中断脉冲分别到各个处理器产生中断，实现CAN总线的周期时序模拟通信控制。具体的，4个脉宽识别器能够分别对CAN总线通信收发脉冲宽度进行脉宽测试，处理器据此可精确计算收发波特率。具体的，通用通信具体为：4个处理器控制4个独立的CAN总线通信通道，兼容CAN2.0B协议，最大通信速率1Mbsp，插装在3U或6U结构的标准CPCI工控机中和测试设备互连组成并行系统直接进行CAN总线通信测试。具体的，模拟通信具体为：4个处理器并行独立控制4个CAN总线通信通道，处理器通过基于FPGA实现的8个FIFO存储器与工控机通信接收命令和生理信号数据，基于FPGA芯片实现的周期中断脉冲产生器产生时序中断脉冲到处理器控制时序CAN通信，分别模拟3个测试盒和一个血压计的功能，并与医监主机组成模拟测试系统进行时序CAN通信模拟测试验证。具体的，裕量测试具体为：根据通信波特率拉偏裕量要求，4个CAN处理器初始化设置CAN通信波特率寄存器并进行通信，同时基于FPGA设计实现脉宽识别器对CAN收发脉冲信号脉宽计算，处理器据此计算测试收发波特率。本专利技术的另一个技术方案是，一种四CAN总线模拟时序通信测试测试方法，包括以下步骤：S1、工控机加电，四CAN总线模拟时序通信测试板卡同时上电，操作系统通过PCI接口配置并初始化四CAN总线模拟时序通信测试板卡的PCI桥接芯片，PCI桥接芯片局部外围接口处于复位状态，复位管脚输出为低，FIFO清零，周期中断脉冲产生器、脉宽识别器清零；点击运行于工控机界面的CAN通信模拟测试界面程序，模拟测试程序自动清桥接芯片局部外围接口复位信号，并向命令FIFO中写入第一个测试或模拟命令字，然后查询FIFO状态标志，等待读FIFO中测试结果数据，并显示在工控机界面上；S2、PCI桥接芯片局部外围接口复位信号清除后，4个处理器各自对片上外围设备通用IO端口、CAN控制器和定时器进行初始化；然后4个处理器各自查询读FIFO空满状态5秒，若无命令字或接收的命令字不为约定值，则四CAN总线模拟时序通信测试板卡进入模拟流程，若为约定值，则板卡进入测试流程；S3、模拟流程中，4个处理器通过FIFO接收来自工控机的模拟生理信号数据，然后按通信协议周期中断时序向被测试的医监主机发送各自的模拟生理信号数据包，并在发送结束后查询读FIFO中的命令，同时在模拟流程中，工控机通过PCI桥接芯片初始化后启动并读出脉宽识别器计数值，通过计算得出CAN通信波特率；S4、测试流程中，4个处理器分别查询接收读FIFO中命令字并执行，把测试结果写入相应写FIFO中；同时在测试流程中，工控机通过PCI桥接芯片初始化后启动脉冲发生器产生中断对处理器中断进行测试，也可初始化后启动并读出脉宽识别器计数值，通过计算得出CAN通信波特率。具体的，接收读FIFO中命令字包括设置波特率命令、发送不同格式数据包命令、中断测试命令、退出测试流程命令。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种四CAN总线模拟时序通信测试板卡，包括PCI桥接芯片、FPGA、SOC处理器、CAN收发器，构成4个CAN通信通道的3U标准结构的CPCI模拟测试板卡，该标准板卡抗干扰、尺寸小、通用性好；基于FPGA设计实现，可灵活在系统设计、调试、实现通信通道时序控制和脉宽识别，体积小、通用性强。进一步的，基于FPGA设计实现FIFO存储器、周期中断脉冲产生器、脉宽识别器，设计灵活，通信时序可编程设置，通信脉冲宽度可识别，从而可充分对CAN通信通道环境适应性进行测试。进一步的，选用SOC处理器，其功能强大，芯片上集成了程序存储器、数据存储器、CAN控制器等外围设备，系统组成简单、器件少、体积小。进一步的，选用通用的桥接芯片PCI9030，测试板硬件设计简单，测试软件设计也简单，其局部总线具有50MHz高速数据读写速度。进一步的，4个独立处理器控制的CAN通信通道与被模拟3个测试盒、1个血压计系统组成相同，其与医监主机组成的基于CAN总线互联系统与实际应用系统结构也一致，从而对医监主机的测试更加准确。本专利技术还公开了一种四CAN总线模拟时序通信测试板方法，当工控机运行测试程序时，板卡支持对医监主机CAN通信通道通信正确性测试，以及通信波特率拉偏裕量测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四CAN总线模拟时序通信测试板卡，其特征在于，包括处理器、实现FIFO存储器、周期中断脉冲产生器和脉宽识别器的FPGA芯片、PCI桥接芯片和CAN总线收发器，PCI桥接芯片的PCI总线接口与对应的信号连接，PCI桥接芯片的局部总线接口与FPGA芯片对应的信号连接，FPGA芯片实现的功能单元分别包括8个FIFO存储器、4个脉宽识别器和1个周期中断脉冲产生器，PCI桥接芯片的局部数据总线接口与8个FIFO相应的4个写端口和4个读端口、4个脉宽识别器读端口、周期中断脉冲产生器写端口相连；各个处理器数据存储器接口与8个FIFO相应的另4个读端口和4个写端口相连，各个处理器的CAN收发信号接相应脉宽识别器输入信号，各个处理器中断输入信号接周期中断脉冲产生器相应的输出信号，4个处理器的CAN信号分别经对应的4个CAN总线收发器连接构成3U结构的标准CPCI板卡，四个CAN总线收发器用于对外通过电缆与被测试设备CAN收发器连接进行通信。

【技术特征摘要】
1.一种四CAN总线模拟时序通信测试板卡，其特征在于，包括处理器、实现FIFO存储器、周期中断脉冲产生器和脉宽识别器的FPGA芯片、PCI桥接芯片和CAN总线收发器，PCI桥接芯片的PCI总线接口与对应的信号连接，PCI桥接芯片的局部总线接口与FPGA芯片对应的信号连接，FPGA芯片实现的功能单元分别包括8个FIFO存储器、4个脉宽识别器和1个周期中断脉冲产生器，PCI桥接芯片的局部数据总线接口与8个FIFO相应的4个写端口和4个读端口、4个脉宽识别器读端口、周期中断脉冲产生器写端口相连；各个处理器数据存储器接口与8个FIFO相应的另4个读端口和4个写端口相连，各个处理器的CAN收发信号接相应脉宽识别器输入信号，各个处理器中断输入信号接周期中断脉冲产生器相应的输出信号，4个处理器的CAN信号分别经对应的4个CAN总线收发器连接构成3U结构的标准CPCI板卡，四个CAN总线收发器用于对外通过电缆与被测试设备CAN收发器连接进行通信。2.根据权利要求1所述的四CAN总线模拟时序通信测试板卡，其特征在于，4个处理器通过对应的FIFO存储器接收来自工控机的测试命令和模拟生理信号数据，通过CAN总线接收被测试的医监主机CAN总线命令并按周期中断脉冲产生器产生的周期时序中断脉冲发送生理信号数据模拟测试CAN总线通信正确性，通过处理器编程设置波特率参数和脉宽识别器识别脉宽测试通信波特率拉偏裕量。3.根据权利要求1所述的四CAN总线模拟时序通信测试板卡，其特征在于，8个FIFO存储器与工控机经PCI桥接芯片通信用于接收测试命令和生理信号模拟数据。4.根据权利要求1所述的四CAN总线模拟时序通信测试板卡，其特征在于，周期中断脉冲产生器用于产生周期时序中断脉冲，接收工控机的参数设置和启停命令并模拟产生4个周期时序中断脉冲分别到各个处理器产生中断，实现CAN总线的周期时序模拟通信控制。5.根据权利要求1所述的四CAN总线模拟时序通信测试板卡，其特征在于，4个脉宽识别器能够分别对CAN总线通信收发脉冲宽度进行脉宽测试，处理器据此可精确计算收发波特率。6.根据权利要求1所述的四CAN总线模拟时序通信测试板卡，其特征在于，通用通信具体为：4个处理器控制4个独立的CAN总线通信通道，兼容CAN2.0B协议，最大通信速率1Mbsp，插装在3U或6U结构的标准CPCI工控机中和测试设备互连组成并行系统直接进行CAN总线通信测试。7.根据权利要求1所述的四CAN总线模拟时序通信测试板卡，其特征在于，模拟通信具体为：4个处理器并行独立控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张遂南，周洁，闫博，陈旭睿，郑莹，晋琼，罗中伟，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61