基于一体化系统集成芯片实现专用电缆自动测量系统的设计

1 引言

在现代装甲通信指挥装备中，功能强大、控制精确、运行可靠的装备，均由越来越多的电子分机、部件通过密集的线缆、线束、网络连接而成。

线缆、网络连接的正确性和可靠性，在保障整个电子系统可靠运行中起了重要的作用。对复杂线缆、线束、网络的导通、绝缘等指标的自动测试和检验，是线缆装配、生产过程中不可缺少的一个环节。传统的低压、低电流的手工、半自动测试，已经远远不能满足现代高可靠电子设备生产的需要。

目前装甲通信指挥装备的线缆检测，均采用传统的、落后的手工检测方式，用三用表、蜂鸣器及自制简单的测试台检测通断。手工检测方法存在不能克服的许多缺陷，已不能满足大批量、高精度、高可靠性线缆检测的要求：

（1）1人或2人配合逐点检测，效率低、速度慢、工作量大、精细、繁琐、枯燥、易疲劳，需对照图纸、接线表、芯线号，极易造成漏检、错检。

（2）只能检测通路，不能在数十芯线缆中检测出短路（即错接、多接）。

（3）一般只检测通断，不检测导通电阻，不能查出接触不良、不可靠的接点。

基于上述原因，目前急需研制一种能进行自动测最装甲通信指挥装备电缆的专用检测设备。

2 系统设计原理

系统结构如图1所示。

各部分功能块功能如下：

2.1 PC机

PC机的主要功能是内置“电缆管理系统”，包括：电缆型号、规格，插座型号规格、电缆型谱等，以及测试检测结果的存贮与分析等功能。

2.2 主机

主机中存有从“电缆管理系统”通过串口下载的所测电缆的型谱，最多可存150种电缆的型谱，测试时不需与PC机相联，显示方式采用320×240宽温LCD显示屏。测试时主机通过无线按被选中的被测电缆的型谱向从机发送测试命令，主机与从机实时配合完成测量。

2.3 从机

从机由程控开关矩阵及负载组成，接收主机的测试命令。

2.4 电缆专用转换接头

电缆专用转换接头是将被测电缆通过该转换接头分别与主机和从机连接，完成测量，每一种被测电缆需要定制一对转换接头。

3 系统平台上的硬件系统

主机由主控单元、收发单元、开关矩阵、显示与键盘、电源等组成，其结构如图2所示。

3.1 LH79520简介

LH79520是基于32位ARM7核的一体化系统集成芯片（SoC），他包括一个由ARM公司设计的32位ARM7TDMI RISC处理器核，Cache RAM，一个写缓冲以及存储管理单元。具有低功耗、高性能的特点。

3.2 显示控制板框图

显示控制板框图如图3所示。

显示与键盘控制系统由CPU、显示、键盘、RS 232接口及数据交换组成。其中CPU为LH79520，为了满足储存部分数据的需要而使用了32 kB的E2PROM作为数据存储器来存储部分测试结果。显示部分采用了OKI公司的MSM6255作为显示控制器，外接32 kB的RAM作为显示数据的存储器，MSM6255产生的行同步信号、场同步信号、显示数据被送往EL显示屏。键盘部分用8279作键盘控制器。为实现外接计算机对仪器的控制，系统中使用厂MAX202作为接口电平转换控制，以RS 232接口与外部连缓。

3.3 从机框图

从机框图如图4所示。收发模块采用以nrf401单片收发模块为核心加上外围电路所构成，工作频率为133.92 MHz，调制方式为FSK，最大传输速率20 kb／s。内置天线，最大直线传输距离为100 m。

4 系统平台上的软件系统

4.1 通断测试算法设计

4.1.1 建立端口关系矩阵

端口关系矩阵设计如表1所示。

注：（1）该矩阵用于芯和端口的对应关系描述；

（2）N=61：

（3）该矩阵对应电缆型谱；

（4）上三角阵有效，包括对角线；

（5）0：表示不连接；1：表示连接；X：表示无效。

4.1.2 建立线缆关系矩阵

注：（1）该矩阵用于短路判断（结果写入表2）和部分通路判断（结果写入表3）；

（2）M为电缆最大芯数（2≤M≤61）；

（3）上三角阵有效，不包括对角线；

（4）0：表示无效；

（5）X初始为0；X=3短；X=4测量失败（无线通信出错）。

4.1.3 短路测量

从线缆关系矩阵的第一行开始，逐行扫描上三角阵。

测量过程中，若结果为短路，置X=3，若结果为测量失败，置X=4，继续。

扫描测量过程中，若结果为通，将通的两芯LX和HY中的芯号对应基准测量列表的列号做变换。

基准测量列表（表3）列号：

［LX］=LX；［LY］=HY

置基准测量列表列号［LX］和［LY］的状态X=1，继续X=1逐行扫描上三角阵。

基准芯定义：任意两芯测量为通的其中一芯为基准芯。

该列表用于通和断结果的存储。

X初始为0；X=1为通；X=2为断；X=4测量失败（无线通信出错）。

扫描表3找基准芯，若全部X为0则线缆全部为断；若X为1则将对应的LX列号作为基准芯。

用基准芯去判断表3中X为0的芯，若为通，置X=1；若为断，置X=2；若为测量失败，置X=4。

4.1.4 电缆通断测量的处理流程

5 结 语

通断仪可对2～60芯以内的专用电缆进行自动测量，主要特点有：

（1）自动、快速榆测电缆通断，750点／s测试速度使数十芯的复杂线缆能在数秒中完成通断检测。

（2）自动分组排列组合短路测试，检测出所有可能存在的短路错误（即错接、多接）。

（3）程序控制自动测试过程，可随时多次检测线缆，便于质量管理，大大提高工作效率。

（4）检测出接点电阻微小变化，查出接触不良、导线芯线断股、并联线漏接等质量隐患。

（5）使用方便．只需单人操作，人机界面友好，手持式检测设备，超低功耗。

（6）可存贮512种电缆的型谱，型潜输入可通过通信接口从PC机中下载，测量结果可以存贮，并传送至管理系统。