Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка программного обеспечения аппаратно-программного комплекса КДК-МТ

Сведения об участнике
ФИО
Васильев Александр Михайлович
Вуз
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Разработка программного обеспечения аппаратно-программного комплекса КДК-МТ
Резюме
Проект посвящен разработке программного обеспечения контрольно-диагностического комплекса КДК-МТ, предназначенного для создания автоматизированных рабочих мест для тестирования аналоговых и аналого-дискретных электронных изделий. Комплекс представляет собой мощную универсальную контрольно-измерительную лабораторию. На основе КДК МТ разработаны и изготовлены 3 автоматизированных рабочих места (АРМ) для тестирования серийно выпускаемых устройств. Одно из АРМ эксплуатируется на предприятии, остальные подготавливаются к внедрению.
Ключевые слова
Тестирование, аналоговые электронные устройства, программно-аппаратный комплекс, автоматизированное рабочее место
Цели и задачи
Целью данной научно-исследовательской работы является разработка платформы, включающей аппаратные и программные средства для быстрого создания новых автоматизированных рабочих мест для тестирования широкой номенклатуры аналоговых и аналого-дискретных устройств. Задачи работы включают разработку управляющего ПО комплекса, а также программной среды для разработки программы тестирования и графического интерфейса оператора АРМ. В рамках данной работы разрабатываются автоматизированные рабочие места для тестирования аналоговых изделий, выпускаемых отечественными предприятиями радиоэлектронной промышленности.
Введение

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.

Методы и материалы

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.

Описание и обсуждение результатов

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.

Используемые источники
1. Test-System Development Guide, Agilent Technologies, 2012. // URL: http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-5367EN.pdf.
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.
Information about the project
Surname Name
Vasiliev Alexander
Project title
Development of KDK-TM test system software
Summary of the project
In this project we describe development of software for the KDK-MT test and diagnostic system. This system is an instrumentation platform for rapid development of automated workstations, which perform functional test and parametric measurement of analog and mixed-signal electronic devices.
Keywords
automated test system, analog and mixed-signal devices, automated workstation