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关于LabVIEW的CSDB总线数据测试技术,不看肯定后悔

31 labview 总线数据
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求大佬详细介绍一下基于labview的CSDB总线数据测试技术
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2021-4-13 06:05:05   评论 分享淘帖 邀请回答
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  本文分析和研究了CSDB总线的协议,并介绍了通过计算机的RS-232串口及相应电平转换电路,基于LabVIEW7.1软件开发平台实现的计算机与UUT的双向通信。其中,支持通信的软件实现是关键。
  
  图1 CSDB总线结构
  CSDB总线协议简介
  CSDB总线体系结构的物理层规定了总线的机械特性和电气特性;数据链路层给出了数据帧的定义以及数据帧之间的定时要求,并对总线连接的各种航空设备的参数做出了详细的规定。
  物理层
  CSDB是单向广播式异步串行总线标准,它可以构成单信源、多接收器的传输系统。总线数据采用NRZ编码,全双工差分方式传输。CSDB信号的数据格式与RS-232-C标准完全相同,都为异步串行通信格式,即:一个起始位、八个数据位、一个奇偶校验位、一个停止位,其电气标准为RS-422-A。
  数据链路层
  CSDB总线是面向字节的传输协议,固定长度的字节组成消息块,再由一定长度的消息块组合成帧,封装在数据帧中的不同数据通过各自的地址字节加以区别,不同的数据帧之间通过同步消息块分割。CSDB总线数据结构如图1所示。
  在图1中,消息块(Message Block)的第一个字节Byte 0称为标识 (或地址),消息块都是通过标识来区分的。消息块的长度是固定不变的,为6字节。CSDB采用的是异步串行传输方式,通过起始位和停止位完成字节的位同步,因此,在编码中不必带有时钟信息。帧同步通过识别同步消息块6个字节的十六进制“A5”来实现,同步消息块标识了每个数据帧的开始位置。
  其中:t1=帧时间长=1/最大更新率
  t2=消息块间隙时间长(无限制)
  t3=总线空闲时间(最小11bit的时间)
  t4=字节间隙时长(无限制)
  CSDB总线信号测试
  测试原理
  对CSDB总线信号进行测试,是先将CSDB信号电平转换为和计算机适应的RS-232电平,再根据CSDB总线的规则,实现对控制信息的正确发送和实时反馈信息的正确接收,并根据需要,将有用信息提出送测试系统处理,完成对航空机载设备的自动化测试。具体步骤分为信号电气转换、通信同步、LabVIEW实现。
  
  图2 CSDB总线信号通信原理框图
  通信配置
  (1)电气转换
  CSDB总线信号经过电气转换芯片后直接与计算机进行串口通信。在进行RS-422-A到RS-232的电气标准转换时,使用MAX488全双工电平转换芯片。
  (2)通信同步
  CSDB总线为异步串行通信,按照串行数据传输的基本原理,实现正确通信的基本条件是保持接收和发送双方时钟一致,以避免发送与接收双方的数据位宽产生累积误差,造成不能正确检测到总线数据。在串行通信中,信息是按位传送的,传送速率用波特率表示,数据的发送和接收受各自的时钟控制,因此,发送方和接收方的波特率应保持一致。经对具体部品测试,CSDB数据总线数据波特率为12.5Kbit/s,为与此同步,要求计算机产生的波特率也应为12.5Kbit/s。
  如图2所示,在计算机中负责串行通信的器件为8250异步通信适配器(UART),或其兼容元器件,程序通过对8250内部的寄存器读写来控制通信模式,8250使用频率为1.8432MHz的基准时钟输入信号作为主数据时钟,通过对8250内部寄存器置位来获得需要的波特率。在异步串行通信中,为防止由于信号畸形、不同步等原因造成对数据的误读,通信适配器规定每读取或发送1bit数据至少要用16个时钟脉冲来控制其波特率,实际应用中波特率时钟是主时钟的1/16或1/(16×N),对于要求的波特率,在写寄存器时用如下公式计算除数因子:
  除数因子=(主数据时钟频率/16)/波特率=115200/波特率
  在算出除数因子后,将相应数据写入8250内部的波特率设置寄存器,即可在串口得到相应波特率的数据。经计算,115200除以12500后不为整数,所以,受到计算机异步通信适配器8250的限制,在波特率设置上不能完全和12.5Kbit/s相同,经计算,当除数因子取9时对应的波特率为12.8Kbit/s,与CSDB总线要求的波特率最为接近,其每bit占据78?S,相对80?S/bit(12.5Kbit/s)误差为0.25%,小于串行通信波特率最大容许误差5%,理论上可实现通信同步,因此在程序上将通信的波特率设置为12.8Kbit/s。
  基于LabVIEW7.1的总线通信
  用LabVIEW7.1编程来实现总线通信时,用户不必对GPIB,RS-232,VXI等硬件有专门的了解,LabVIEW为用户提供了标准的I/O接口函
  数库,在Lab VIEW的FuncTIons→All FuncTIons→Instrument I/O中提供了GPIB、串口通信等各种函数模块,为实现串口通信提供了便捷的实现方法。软件流程如图3所示。
  
  图3 串口通信软件流程图
  软件设计中的关键问题及解决方法
  (1) 发送数据帧结构多样化解决方法
  通过对系统中不同部品的实际测试发现,由于其互联情况不同,相应部品控制码的帧结构也不尽相同,同步字后跟1~4个控制消息块不等,而在自动化测试系统中要求此通信软件具有通用性。为此,将发送程序中控制消息块接口设为最大(4个),当程序检测到某一接口有数据输入时就发送此数据,若没有,则以相等长度的延时替代。这样,在保证所有数据帧周期相同的情况下,满足了不同部品控制码的不同要求。
  (2) 接收数据多重校验
  数据接收程序中,LabVIEW要求设置接收数据缓冲长度,程序在接收此长度数据后才能进行后续处理。实际程序运行后发现,如缓冲长度仅为一帧(24×8bit),接收数据有可能误接收。为避免此情况,将缓冲长度设置为一帧字长的4~6倍,在接收到数据后,再根据同步字、标号等多重匹配原则进行验证后将数据取出,再将4~6组数据相比较,如相同,则认为数据可信,如不相同,则认为数据不可信。
  结语
  作CSDB总线数据测试时,可以方便通过界面改变需要发送的数据,接收的数据也可实时显示出来,便于测试分析。把此程序封装成一个子函数模块,可应用于某航空无线电自动测试系统中,基于对CSDB总线的收发控制,成功实现了VIR-32导航接收机、VHF-22 甚高频电台等相关产品的自动测试。
2021-4-13 17:47:56 评论

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