Прислать материал
Разработка программного обеспечения аппаратно-программного комплекса КДК-МТ
В настоящее время увеличиваются тиражи аналоговых электронных изделий, выпускаемых отечественной промышленностью. В связи с необходимостью тестирования выпускаемых устройств становится актуальной задача разработки автоматизированных рабочих мест [1]. Существующие решения от отечественных и иностранных производителей, как правило, состоят из большого количества отдельных модулей, сложны в настройке и в эксплуатации. Наиболее распространенными являются комплексы на основе виртуальных приборов, поддерживающих стандарты PXI и LXI [2]. Данные системы требуют для работы высококвалифицированных специалистов и имеют высокую стоимость.
В научной группе кафедры разработан и изготовлен программно-аппаратный комплекс КДК-МТ (рис. 1). Комплекс КДК-МТ имеет: 4 канала цифрового осциллографа, 4 канала генератора сигналов произвольной формы, 14 цифровых выходов. Помимо этого, в состав комплекса входят 4 управляемых изолированных блока питания с функцией измерения тока потребления, а также 14 источников фиксированного напряжения. Комплекс обеспечивает тестирование устройств с напряжением питания до 20 В и рабочей частотой до 100 МГц.
Рис 1. Комплекс КДК-МТ
Основу комплекса составляют две универсальные измерительные платы Red Pitaya, оснащенные системой на кристалле Zynq-7010 фирмы Xilinx. Ключевым преимуществом платы является возможность изменения конфигурации FPGA [3].
Программное обеспечение состоит из управляющей программы ведущей и ведомой платы, и клиентского приложения. ПО комплекса реализовано на языке С++ с использованием библиотеки Qt. Управляющая программа обеспечивает настройку осциллографов и генераторов комплекса и управление блоками питания в ходе тестирования. Клиентское приложение предназначено для ввода программы тестирования, визуализации результатов и формирование итоговых протоколов.
Платы Red Pitaya через Ethernet-коммутатор, входящий в состав комплекса, объединяются в сеть и подключаются к ПК оператора. Ведущая плата Red Pitaya является также и главным контроллером комплекса.
Комплекс имеет систему внутренней синхронизации осциллографов и генераторов обеих измерительных плат. Один из генераторов ведущей и ведомой платы может быть источником сигнала синхронизации; все осциллографы комплекса также могут запускаться этим сигналом. Для реализации этой функциональности потребовалось внести изменения в конфигурацию FPGA измерительных плат [4]. Наличие гибкой системы синхронизации необходимо для разработки практически любого АРМ.
В состав комплекса входят 18 источников питания: 4 универсальных управляемых источника напряжения от 3 до 20 В и 14 дополнительных источников фиксированных напряжений ±3.3 В, ±5 В, ±9 В, ±12 В, ±15 В, ±20 В и ±24 В. Управляемые источники питания имеют функцию измерения тока потребления с точностью до 0.1 мА в статическом и динамическом режимах. Данная функция является важной для предложенной в научной группе методики автоматизированной диагностики аналоговых электронных изделий на основе измерения потребляемого тока.
Клиентское приложение КДК-МТ предоставляет интегрированную программную среду для разработки и отладки тестовых программ, визуализации результатов, а также создания интерфейса оператора. Предусмотрена работа в 2 режимах:
• Режим ввода программы тестирования. В этом режиме пользователь настраивает комплекс для работы в составе автоматизированного рабочего места для тестирования конкретного изделия. Настройку АРМ выполняет квалифицированный специалист. Данный режим также может использоваться для исследования объекта тестирования и наладки АРМ.
• Режим автоматизированного тестирования. В данном режиме может работать низкоквалифицированный пользователь, задача которого заключается в подключении тестируемого изделия к устройству согласования АРМ, запуске заранее подготовленной программы тестирования и анализе результатов тестирования, представленных в итоговом протоколе.
Пример пользовательского интерфейса автоматизированного рабочего места для тестирования микросборки специализированного усилителя видеоимпульсов приведен на рис. 2.
Рис 2. Пример пользовательского интерфейса АРМ
В результате выполнения проекта разработана платформа, включающая комплекс КДК-МТ и универсальное программное обеспечение для создания автоматизированных рабочих мест для тестирования широкой номенклатуры аналоговых и аналого-дискретных электронных изделий. Оснащение производства АРМ на платформе КДК-МТ позволит при относительно небольших экономических затратах существенно повысить производительность труда на этапе приемо-сдаточных испытаний продукции.
2. Burch, A. Cataldo, J. Eidson, A. Fernandez, C. Profi, D. Vook. LAN-based LXI instrument systems – the next step in the evolution of measurement system technology // IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference, 2008. C. 399–404.
3. В. Немудров, Г. Мартин. Системы-на-кристалле. Проектирование и развитие. – М.: Техносфера, 2004. 212 с.
4. Zynq-7000 All Programmable SoC Technical Reference Manual, Xilinx Inc, 2015. // URL: http://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug585-Zynq-7000-TRM.pdf.