專利名稱：基于arm技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)測試與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體地講是一種基于
ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備。
技術(shù)背景-
目前針對不同機(jī)型研制的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字式自動(dòng)測試設(shè)備絕大多數(shù)是基于 工控機(jī)的PCI總線、ISA總線、VXE總線以及PC104總線等數(shù)據(jù)采集模板， 涉及處理器、存儲器、A/D采集、1/0模板等多個(gè)獨(dú)立板卡，數(shù)量多，使得 設(shè)備集成化程度低，體積大，不方便外場攜帶使用，擴(kuò)展性也不強(qiáng)；另外 現(xiàn)有的測試診斷設(shè)備只能通過測試數(shù)據(jù)來獲取定量的故障征兆，而不具備 獲取定性故障征兆的手段，使得故障信息源單一，影響了診斷準(zhǔn)確率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種基于ARM技
術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備，主要解決現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字式自動(dòng)測試
設(shè)備集成化程度低、體積大、不方便外場攜帶使用、擴(kuò)展性不強(qiáng)及故障信 息源單一和診斷準(zhǔn)確率低等問題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī) 手持式測試診斷設(shè)備，它包括殼體，殼體的正面上設(shè)觸摸屏、按鍵，其側(cè) 面上設(shè)USB接口、信號采集接口、開關(guān)和電源接頭，其一端面上設(shè)把手， 其特殊之處在于在殼體內(nèi)設(shè)嵌入式平臺板卡和接口板，在嵌入式平臺板卡 和接口板的背面設(shè)數(shù)據(jù)采集板卡和電池；
嵌入式平臺板卡上設(shè)ARM嵌入式微處理器，ARM嵌入式微處理器通 過FLASH控制器、SDRAM控制器分別與FLASH存儲器、SDRAM存儲 器連接，通過LCD控制器與觸摸屏連接，通過線路與電源接頭連接，通過 總線與數(shù)據(jù)采集模塊接口連接,通過線路與接口板上的USB接口、按鍵接 口、以太網(wǎng)接口、串行接口和預(yù)留擴(kuò)展接口連接；接口板上設(shè)USB接口、 按鍵接口、以太網(wǎng)接口、串行接口和預(yù)留擴(kuò)展接口， USB接口通過線路與USB設(shè)備連接，按鍵接口與殼體上的按鍵連接；
數(shù)據(jù)采集板卡上設(shè)數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊由現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA、 A/D轉(zhuǎn)換芯片和多路選擇開關(guān)組成，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA包括 頻率計(jì)數(shù)模塊、數(shù)字計(jì)數(shù)模塊和A/D控制模塊，可實(shí)現(xiàn)4路頻率量的計(jì)數(shù)、 24路數(shù)字量的采集、以及通過控制A/D轉(zhuǎn)換芯片和多路選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)對 16路模擬量的采集；
嵌入式平臺板卡、接口板和數(shù)據(jù)采集板卡上的部件通過線路連接；
電池通過線路與開關(guān)連接。
在嵌入式平臺的FLASH存儲器內(nèi)放置嵌入式Windows CE操作系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序，應(yīng)用程序中的故障診斷程序主要由數(shù)據(jù)分析模塊、故 障診斷模塊組成，在FPGA內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)采集子程序。
本發(fā)明的測試數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)關(guān)系如圖8所示
采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后， 一方面進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線和數(shù)字顯示，同 時(shí)被保存在FLASH存儲器的數(shù)據(jù)庫中，另一方面進(jìn)入數(shù)據(jù)分析模塊，如 果發(fā)現(xiàn)有故障則，則啟動(dòng)故障診斷模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷，診斷完畢后將故 障數(shù)據(jù)也保存于數(shù)據(jù)庫，另外用戶可根據(jù)診斷排故結(jié)果完成維修信息的填 寫。也可啟動(dòng)數(shù)據(jù)回放功能對存儲的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后轉(zhuǎn)入故障診 斷模塊。
本發(fā)明的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備，以ARM 嵌入式微處理器為主控中心，它通過總線對現(xiàn)場可編程門陣列FPGA進(jìn)行 控制訪問，從而實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)從現(xiàn)場可編程門陣列FPGA到FLASH存儲 器的傳輸，ARM嵌入式微處理器根據(jù)FLASH存儲器中內(nèi)置的應(yīng)用程序， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、顯示、故障診斷。
本發(fā)明的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備與己有技術(shù)相 比具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，1、設(shè)備實(shí)現(xiàn)了小型化和一體化，可 手持式攜帶；2、既可以從測試數(shù)據(jù)獲取定量故障征兆，也能以人機(jī)交互的 方式來實(shí)現(xiàn)定性故障征兆的錄入，擴(kuò)充了故障知識的來源；3、嵌入式平臺 板卡是通用的，針對不同的測試信號只須設(shè)計(jì)采集板卡，因而具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的前殼打開的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的后殼打開的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明的硬件總體組成原理圖5是本發(fā)明的嵌入式平臺組成原理圖6是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集模塊組成原理圖7是本發(fā)明的軟件功能圖8是本發(fā)明的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解與實(shí)施，下面結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā) 明基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備。
實(shí)施例1，參見圖1-8，加工制成殼體1，殼體1的正面上有觸摸屏2 和按鍵3，其側(cè)面上有USB接口 4、信號采集接口 5、開關(guān)6和電源接頭7， 其一端面上固定安裝把手26;在殼體1內(nèi)安裝嵌入式平臺板卡8和接口板 9，在嵌入式平臺板卡8和接口板9的背面安裝數(shù)據(jù)采集板卡10和電池11 ， 兩層疊加安裝，節(jié)省空間；
在嵌入式平臺板卡8上安裝ARM嵌入式微處理器12， ARM嵌入式微 處理器12通過FLASH控制器28、 SDRAM控制器29分別與FLASH存儲 器13、 SDRAM存儲器14、通過LCD控制器15與觸摸屏2連接，通過線 路與電源接頭7連接，通過總線與數(shù)據(jù)采集模塊接口 16連接，通過線路與 接口板9上的USB接口4、按鍵接口30、以太網(wǎng)接口 17、串行接口18和 預(yù)留擴(kuò)展接口19連接；在接口板9上安裝USB接口 4、按鍵接口30、以 太網(wǎng)接口 17、串行接口 18和預(yù)留擴(kuò)展接口 19，將USB接口4通過線路與 USB設(shè)備連接，按鍵接口30與殼體1上的按鍵3連接；
在數(shù)據(jù)采集板卡10上安裝數(shù)據(jù)采集模塊20，數(shù)據(jù)采集模塊20由現(xiàn)場 可編程門陣列FPGA21、 A/D轉(zhuǎn)換芯片22和多路選擇開關(guān)23組成，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA 21包括頻率計(jì)數(shù)模塊24、數(shù)字計(jì)數(shù)模塊25和A/D控制模塊27，可實(shí)現(xiàn)4路頻率量的計(jì)數(shù)、24路數(shù)字量的采集、以及通過控制A/D轉(zhuǎn)換芯片和多路選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)對16路模擬量的采集；
將嵌入式平臺板卡8、接口板9和數(shù)據(jù)采集板卡10上的部件通過總線按常規(guī)技術(shù)進(jìn)行連接；再將電池11通過線路與開關(guān)6連接，組成嵌入式測試診斷設(shè)備的硬件部分。
在嵌入式平臺的FLASH存儲器13內(nèi)放置嵌入式Windows CE操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序，應(yīng)用程序中的故障診斷功能主要由數(shù)據(jù)分析模塊、故障診斷模塊組成；在FPGA內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)采集子程序。
形成嵌入式測試診斷設(shè)備的軟件部分。
本發(fā)明的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備，工作時(shí)，將外部信號線接口與數(shù)據(jù)采集板提供的50路通用接口進(jìn)行連接，接通電源后，ARM處理器將Windows CE操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序裝載到SDRAM來運(yùn)行。通過觸摸屏或按鍵啟動(dòng)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)采集功能后，ARM處理器向FPGA發(fā)送采集指令，F(xiàn)PGA接受指令后執(zhí)行數(shù)據(jù)采集子程序完成4路頻率量的計(jì)數(shù)、24路數(shù)字量的采集以及16路模擬量的釆集，采集后的數(shù)據(jù)暫存于FPGA的緩沖區(qū)，等待ARM的讀取，ARM進(jìn)一步通過總線從緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)到FLASH存儲器，并調(diào)用應(yīng)用程序的分析診斷功能對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、顯示與故障診斷。
本發(fā)明的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備的嵌入式應(yīng)用軟件是基于Windows CE操作系統(tǒng)開發(fā)的，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車工作狀態(tài)并輔助機(jī)務(wù)人員維修排故。應(yīng)用軟件功能包括如下幾方面
1) 發(fā)動(dòng)機(jī)信號設(shè)置與標(biāo)定
實(shí)現(xiàn)對所要采集的發(fā)動(dòng)機(jī)信號相關(guān)信息的設(shè)置，并對信號進(jìn)行標(biāo)定以修正測量通道的誤差。
2) 發(fā)動(dòng)機(jī)信號的實(shí)時(shí)采集、處理與顯示
完成發(fā)動(dòng)機(jī)各路信號的實(shí)時(shí)采集，并對采集的信號進(jìn)行相關(guān)的處理和運(yùn)算，同時(shí)實(shí)時(shí)的繪制出信號的時(shí)間曲線以便于觀測信號的動(dòng)態(tài)變化，從而監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)在不同時(shí)刻的工作狀態(tài)。
3) 數(shù)據(jù)回放
實(shí)現(xiàn)對試車數(shù)據(jù)的回放，用于機(jī)務(wù)人員在試車結(jié)束后對發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)工作狀態(tài)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)的回放是以歷程曲線來顯示，按時(shí)間一參數(shù)坐標(biāo)系繪制各路采集參數(shù)歷程曲線，并且具備光標(biāo)尺功能，在曲線顯示區(qū)內(nèi)移動(dòng)觸摸筆可査閱當(dāng)前時(shí)間和當(dāng)前物理量。還可以對試車曲線的進(jìn)行局部放大以獲得更詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息。
4) 故障診斷
對采集的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分析，提取出故障征兆，并通過故障診斷模塊完成診斷推理過程，指導(dǎo)機(jī)務(wù)人員的維修排故。
5) 維修信息的填寫與上傳實(shí)現(xiàn)試車過程中相關(guān)維修信息的數(shù)字化填寫，并上傳到發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)控
數(shù)據(jù)庫。
6) 信息下載
實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的用戶信息、飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)信息等從后臺數(shù)據(jù)庫下載。本發(fā)明的測試診斷設(shè)備，不僅局限于發(fā)動(dòng)機(jī)，也可用于其它領(lǐng)域的故障的測試診斷。
權(quán)利要求
1、基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備，它包括殼體(1)，殼體(1)的正面上設(shè)觸摸屏(2)、按鍵(3)，其側(cè)面上設(shè)USB接口(4)、信號采集接口(5)、開關(guān)(6)和電源接頭(7)，其一端面上設(shè)把手(26)，其特征在于在殼體(1)內(nèi)設(shè)嵌入式平臺板卡(8)和接口板(9)，在嵌入式平臺板卡(8)和接口板(9)的背面設(shè)數(shù)據(jù)采集板卡(10)和電池(11)；嵌入式平臺板卡(8)上設(shè)ARM嵌入式微處理器(12)，ARM嵌入式微處理器(12)通過FLASH控制器(28)、SDRAM控制器(29)分別與FLASH存儲器(13)、SDRAM存儲器(14)連接，通過LCD控制器(15)與觸摸屏(2)連接，通過線路與電源接頭(7)連接，通過總線與數(shù)據(jù)采集模塊接口(16)連接，通過線路與接口板(9)上的USB接口(4)、按鍵接口(30)、以太網(wǎng)接口(17)、串行接口(18)和預(yù)留擴(kuò)展接口(19)連接；接口板(9)上設(shè)USB接口(4)、按鍵接口(30)、以太網(wǎng)接口(17)、串行接口(18)和預(yù)留擴(kuò)展接口(19)，USB接口(4)通過線路與USB設(shè)備連接，按鍵接口(30)與殼體(1)上的按鍵(3)連接；數(shù)據(jù)采集板卡(10)上設(shè)數(shù)據(jù)采集模塊(20)，數(shù)據(jù)采集模塊(20)由現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(21)、A/D轉(zhuǎn)換芯片(22)和多路選擇開關(guān)(23)組成，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(21)包括頻率計(jì)數(shù)模塊(24)、數(shù)字計(jì)數(shù)模塊(25)和A/D控制模塊(27)，可實(shí)現(xiàn)4路頻率量的計(jì)數(shù)、24路數(shù)字量的采集、以及通過控制A/D轉(zhuǎn)換芯片(22)和多路選擇開關(guān)(23)實(shí)現(xiàn)對16路模擬量的采集；嵌入式平臺板卡(8)、接口板(9)和數(shù)據(jù)采集板卡(10)上的部件通過線路連接；電池(11)通過線路與開關(guān)(6)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測試診斷設(shè)備，其特點(diǎn)是設(shè)備構(gòu)建了“ARM+FLASH+SDRAM”結(jié)構(gòu)的嵌入式平臺板卡，采用FPGA技術(shù)將16路A/D、24路I/O、4路計(jì)數(shù)器等信號接口芯片集成設(shè)計(jì)在一個(gè)采集板卡上，通過自定義總線與嵌入式平臺連成一體，內(nèi)置鋰電池，無須外部電源供電，采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，從而實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的小型化與一體化，可手持?jǐn)y帶使用；嵌入式平臺板卡是通用的，針對不同的測試信號只須設(shè)計(jì)采集板卡，因而具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性，既可以從測試數(shù)據(jù)獲取定量故障征兆，也能以人機(jī)交互的方式來實(shí)現(xiàn)定性故障征兆的錄入，擴(kuò)充了故障知識的來源。
文檔編號G01M15/00GK101672728SQ20091001893
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者劉海峰, 赟 張, 李本威, 瑜 林, 王永華, 珉 蘇, 賀孝濤, 陳貽煥 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學(xué)院