專利名稱:基于arm技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測(cè)試診斷設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)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(cè)試診斷設(shè)備。
技術(shù)背景 目前針對(duì)不同機(jī)型研制的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字式自動(dòng)測(cè)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(chǔ)器、A/D采 集、I/O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(chǎng)攜帶使 用,擴(kuò)展性也不強(qiáng);另外現(xiàn)有的測(cè)試診斷設(shè)備只能通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)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 本實(shí)用新型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(cè)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(cè)試設(shè)備集成化程度低、體積
大、不方便外場(chǎng)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(wèn)題。 為了達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測(cè)
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(hào)采集接
口 、開(kāi)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(tái)板卡和接
口板,在嵌入式平臺(tái)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(tái)板卡上設(shè)ARM嵌入式微處理器,ARM嵌入式微處理器通過(guò)FLASH控制 器、SDRAM控制器分別與FLASH存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器連接,通過(guò)LCD控制器與觸摸屏連接, 通過(guò)線路與電源接頭連接,通過(guò)總線與數(shù)據(jù)采集模塊接口連接,通過(guò)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(guò)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(chǎng)可編程門陣列FPGA、 A/D 轉(zhuǎn)換芯片和多路選擇開(kāi)關(guān)組成,現(xiàn)場(chǎng)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(guò)控制A/D轉(zhuǎn)換芯 片和多路選擇開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)16路模擬量的采集; 嵌入式平臺(tái)板卡、接口板和數(shù)據(jù)采集板卡上的部件通過(guò)線路連接; 電池通過(guò)線路與開(kāi)關(guān)連接。 在嵌入式平臺(tái)的FLASH存儲(chǔ)器內(nèi)放置嵌入式Windows CE操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)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。 本實(shí)用新型的測(cè)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(guò)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(chǔ)器的數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)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(kù),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(duì)存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,然后轉(zhuǎn) 入故障診斷模塊。 本實(shí)用新型的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測(cè)試診斷設(shè)備,以ARM嵌入式微處理 器為主控中心,它通過(guò)總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA進(jìn)行控制訪問(wèn),從而實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)從 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA到FLASH存儲(chǔ)器的傳輸,ARM嵌入式微處理器根據(jù)FLASH存儲(chǔ)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。 本實(shí)用新型的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測(cè)試診斷設(shè)備與已有技術(shù)相比具有如 下積極效果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(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)定性故障征兆的錄入,擴(kuò)充了故障知識(shí)的來(lái)源;3、 嵌入式平臺(tái)板卡是通用的,針對(duì)不同的測(cè)試信號(hào)只須設(shè)計(jì)采集板卡,因而具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2是本實(shí)用新型的前殼打開(kāi)的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3是本實(shí)用新型的后殼打開(kāi)的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖4是本實(shí)用新型的硬件總體組成原理圖; 圖5是本實(shí)用新型的嵌入式平臺(tái)組成原理圖; 圖6是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集模塊組成原理圖; 圖7是本實(shí)用新型的軟件功能圖; 圖8是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解與實(shí)施,
以下結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型基于 ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測(cè)試診斷設(shè)備。 實(shí)施例l,參見(jiàn)圖l-8,加工制成殼體l,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(hào)采集接口 5、開(kāi)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(tái)板卡8和接口板9,在嵌入式平臺(tái)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ll,兩層疊加安裝,節(jié)省空間; 在嵌入式平臺(tái)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(guò) FLASH控制器28、 SDRAM控制器29分別與FLASH存儲(chǔ)器13、 SDRAM存儲(chǔ)器14、通過(guò)LCD控 制器15與觸摸屏2連接,通過(guò)線路與電源接頭7連接,通過(guò)總線與數(shù)據(jù)采集模塊接口 16連 接,通過(guò)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(guò)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(chǎng)可編程門陣 列FPGA 21、 A/D轉(zhuǎn)換芯片22和多路選擇開(kāi)關(guān)23組成,現(xiàn)場(chǎng)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(guò)控制A/D轉(zhuǎn)換芯片和多路選擇開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)16路模擬量的采集; 將嵌入式平臺(tái)板卡8、接口板9和數(shù)據(jù)采集板卡10上的部件通過(guò)總線按常規(guī)技術(shù) 進(jìn)行連接;再將電池11通過(guò)線路與開(kāi)關(guān)6連接,組成嵌入式測(cè)試診斷設(shè)備的硬件部分。 在嵌入式平臺(tái)的FLASH存儲(chǔ)器13內(nèi)放置嵌入式Windows CE操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)試診斷設(shè)備的軟件部分。 本實(shí)用新型的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測(cè)試診斷設(shè)備,工作時(shí),將外部信號(hào) 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(lái)運(yùn)行。通過(guò)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路模擬量的采集,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(guò)總線從緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)到FLASH存儲(chǔ)器,并調(diào)用應(yīng) 用程序的分析診斷功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、顯示與故障診斷。 本實(shí)用新型的基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測(cè)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(kāi)發(fā)的,可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)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(hào)設(shè)置與標(biāo)定 實(shí)現(xiàn)對(duì)所要采集的發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)相關(guān)信息的設(shè)置,并對(duì)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定以修正測(cè)量通 道的誤差。 2)發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、處理與顯示 完成發(fā)動(dòng)機(jī)各路信號(hào)的實(shí)時(shí)采集,并對(duì)采集的信號(hào)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(hào)的時(shí)間曲線以便于觀測(cè)信號(hào)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(duì)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(duì)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(lái)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)觸摸筆可查閱當(dāng)前時(shí)間和當(dāng)前物理量。還可以 對(duì)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(duì)采集的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分析,提取出故障征兆,并通過(guò)故障診斷模塊完成診斷推 理過(guò)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(guò)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?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。 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(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)下載。 本實(shí)用新型的測(cè)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(cè)
試診斷。
權(quán)利要求基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測(cè)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(hào)采集接口(5)、開(kāi)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(tái)板卡(8)和接口板(9),在嵌入式平臺(tái)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(tái)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(guò)FLASH控制器(28)、SDRAM控制器(29)分別與FLASH存儲(chǔ)器(13)、SDRAM存儲(chǔ)器(14)連接,通過(guò)LCD控制器(15)與觸摸屏(2)連接,通過(guò)線路與電源接頭(7)連接,通過(guò)總線與數(shù)據(jù)采集模塊接口(16)連接,通過(guò)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(guò)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(chǎng)可編程門陣列FPGA(21)、A/D轉(zhuǎn)換芯片(22)和多路選擇開(kāi)關(guān)(23)組成,現(xiàn)場(chǎng)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(guò)控制A/D轉(zhuǎn)換芯片(22)和多路選擇開(kāi)關(guān)(23)實(shí)現(xiàn)對(duì)16路模擬量的采集;嵌入式平臺(tái)板卡(8)、接口板(9)和數(shù)據(jù)采集板卡(10)上的部件通過(guò)線路連接;電池(11)通過(guò)線路與開(kāi)關(guān)(6)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于ARM技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)手持式測(cè)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(tái)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(hào)接口芯片集成設(shè)計(jì)在一個(gè)采集板卡上,通過(guò)自定義總線與嵌入式平臺(tái)連成一體,內(nèi)置鋰電池,無(wú)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(tái)板卡是通用的,針對(duì)不同的測(cè)試信號(hào)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(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)定性故障征兆的錄入,擴(kuò)充了故障知識(shí)的來(lái)源。
文檔編號(hào)G01M15/00GK201548398SQ20092022701
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)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, 張赟, 李本威, 林瑜, 王永華, 蘇珉, 賀孝濤, 陳貽煥 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院