《基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置及测试方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置及测试方法.pdf(21页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103092194 A(43)申请公布日 2013.05.08CN103092194A*CN103092194A*(21)申请号 201310041008.8(22)申请日 2013.02.01G05B 23/02(2006.01)(71)申请人哈尔滨工业大学地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人魏长安 盛云龙 杨京礼 姜守达刘忠林(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109代理人张宏威(54) 发明名称基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置及测试方法(57) 摘要基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置及测试方法,属。
2、于导弹伺服机构性能测试领域。它解决了目前武器装备的测试系统采用VXI总线模块组成,体积大及成本高的问题。它在一片FPGA内部实现了对两路AD转换芯片、一路DA转换芯片的控制逻辑,并且可通过外部触发或软件触发同步AD转换芯片和DA转换芯片工作;它利用两组扫描AD同时对伺服机构的激励信号与响应信号进行采集,既可实现对伺服机构静态性能参数的测试,又可以对动态响应特性进行准确测试;在FPGA内部采用时间间隔FIFO与数据FIFO,实现了对DA波形参数的自动控制。本发明适用于通用伺服机构的性能测试。(51)Int.Cl.权利要求书4页 说明书11页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发。
3、明专利申请权利要求书4页 说明书11页 附图5页(10)申请公布号 CN 103092194 ACN 103092194 A1/4页21.一种基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置,它包括计算机(3),其特征在于,它还包括USB总线接口电路板(1)和功能电路板(2),USB总线接口电路板(1)包括USB接口芯片(1-1)、寄存器组(1-2)、上行先进先出存储器(1-3)、上行FIFO控制逻辑单元(1-4)、下行先进先出存储器(1-5)、下行FIFO控制逻辑单元(1-6)、同步动态随机存储器(1-7)和控制器(1-8),功能电路板(2)包括第一先进先出存储器(2-1)、第一AD控制逻辑单元(2。
4、-2)、第一A/D转换芯片(2-3)、第一16选1多路开关(2-4)、第一调理电路(2-5)、第二先进先出存储器(2-6)、第二AD控制逻辑单元(2-7)、第二A/D转换芯片(2-8)、第二16选1多路开关(2-9)、第二调理电路(2-10)、触发及同步控制电路(2-11)、DA控制逻辑单元(2-12)、时间间隔FIFO(2-13)、数据FIFO(2-14)、D/A转换芯片(2-15)和信号放大电路(2-16),计算机(3)的数据传输端与USB接口芯片(1-1)的第一数据传输端连接,USB接口芯片(1-1)的第二数据传输端连接寄存器组(1-2)的第一数据传输端;USB接口芯片(1-1)的下行数。
5、据输出端连接下行先进先出存储器(1-5)的下行数据输入端,下行先进先出存储器(1-5)的下行数据输出端连接控制器(1-8)的下行数据输入端,USB接口芯片(1-1)的下行控制信号输出端连接下行FIFO控制逻辑单元(1-6)的下行控制信号输入端,下行FIFO控制逻辑单元(1-6)的下行控制信号输出端连接控制器(1-8)的下行控制信号输入端;控制器(1-8)的上行控制信号输出端连接上行FIFO控制逻辑单元(1-4)的上行控制信号输入端,上行FIFO控制逻辑单元(1-4)的上行控制信号输出端连接USB接口芯片(1-1)的上行控制信号输入端,控制器(1-8)的上行数据输出端连接上行先进先出存储器(1-。
6、3)的上行数据输入端,上行先进先出存储器(1-3)的上行数据输出端连接寄存器组(1-2)的上行数据输入端,寄存器组(1-2)的上行数据输出端连接USB接口芯片(1-1)的上行数据输入端;控制器(1-8)的第一数据传输端连接寄存器组(1-2)的第二数据传输端,控制器(1-8)的第二数据传输端连接同步动态随机存储器(1-7)的数据传输端;控制器(1-8)的预设定波形数据输出端连接数据FIFO(2-14)的预设定波形数据输入端,数据FIFO(2-14)的预设定波形数据输出端连接D/A转换芯片(2-15)的数字信号输入端,D/A转换芯片(2-15)的模拟信号输出端连接信号放大电路(2-16)的模拟信号。
7、输入端,信号放大电路(2-16)的激励信号输出端连接伺服机构(4)的激励信号输入端;控制器(1-8)的时间间隔数据信号输出端连接时间间隔FIFO(2-13)的时间间隔数据信号输入端,时间间隔FIFO(2-13)的时间间隔数据信号输出端连接DA控制逻辑单元(2-12)的启动转换控制信号输入端,DA控制逻辑单元(2-12)的启动转换控制信号输出端连接D/A转换芯片(2-15)的启动转换控制信号输入端,DA控制逻辑单元(2-12)的参数控制信号输入端连接控制器(1-8)的第一参数控制信号输出端;控制器(1-8)的同步触发控制信号输入端连接触发及同步控制电路(2-11)的同步触发控制信号输出端,触发及。
8、同步控制电路(2-11)的同步控制信号输出端分别连接第一AD控制逻辑单元(2-2)的同步控制信号输入端、第二AD控制逻辑单元(2-7)的同步控制信号输入端和DA控制逻辑单元(2-12)的同步控制信号输入端,第二AD控制逻辑单元(2-7)的参数控制信号输入端连接控制器(1-8)的第二参数控制信号输出端,第二AD控制逻辑单元(2-7)的控制逻辑信号输出端连接第二先进先出存储器(2-6)的控制逻辑信号输入端,权 利 要 求 书CN 103092194 A2/4页3第一AD控制逻辑单元(2-2)的参数控制信号输入端连接控制器(1-8)的第三参数控制信号输出端,第一AD控制逻辑单元(2-2)的控制逻辑信。
9、号输出端连接第一先进先出存储器(2-1)的控制逻辑信号输入端;第二AD控制逻辑单元(2-7)的启动转换控制信号输出端连接第二A/D转换芯片(2-8)的启动转换控制信号输入端,第二AD控制逻辑单元(2-7)的选择控制信号输出端连接第二16选1多路开关(2-9)的选择控制信号输入端,第二16选1多路开关(2-9)的响应信号输入端连接第二调理电路(2-10)的调理信号输出端,第二调理电路(2-10)用于采集获得伺服机构(4)的响应信号,第二16选1多路开关(2-9)的选通信号输出端连接第二A/D转换芯片(2-8)的模拟信号输入端,第二A/D转换芯片(2-8)的数字信号输出端连接第二先进先出存储器(2。
10、-6)的响应数据信号输入端,第二先进先出存储器(2-6)的响应数据信号输出端连接控制器(1-8)的响应数据信号输入端,第一AD控制逻辑单元(2-2)的启动转换控制信号输出端连接第一A/D转换芯片(2-3)的启动转换控制信号输入端,第一AD控制逻辑单元(2-2)的选择控制信号输出端连接第一16选1多路开关(2-4)的选择控制信号输入端,第一16选1多路开关(2-4)的激励信号输入端连接第一调理电路(2-5)的调理信号输出端,第一调理电路(2-5)用于采集获得伺服机构(4)的激励信号,第一16选1多路开关(2-4)的选通信号输出端连接第一A/D转换芯片(2-3)的模拟信号输入端,第一A/D转换芯片。
11、(2-3)的数字信号输出端连接第一先进先出存储器(2-1)的激励数据信号输入端,第一先进先出存储器(2-1)的激励数据信号输出端连接控制器(1-8)的激励数据信号输入端。2.根据权利要求1所述的基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置,其特征在于,它还包括外部触发电路(5),外部触发电路(5)的触发信号输出端连接触发及同步控制电路(2-11)的触发信号输入端。3.根据权利要求1或2所述的基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置,其特征在于,所述控制器(1-8)为TMS320VC3浮点型DSP芯片。4.根据权利要求3所述的基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置,其特征在于,所述USB接口芯片(。
12、1-1)的型号为CY7C68013。5.一种基于权利要求1所述基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置的测试方法,其特征在于,计算机(3)通过USB接口芯片(1-1)设置伺服机构(4)的控制参数,并存储在寄存器组(1-2)中;计算机(3)通过下行先进先出存储器(1-5)向控制器(1-8)发送控制命令及控制数据,下行FIFO控制逻辑单元(1-6)用于控制下行先进先出存储器(1-5)的读写;控制器(1-8)通过上行先进先出存储器(1-3)向计算机(3)发送采集获得的伺服机构(4)的工作状态参数及伺服机构(4)的激励信号与响应信号数据;上行FIFO控制逻辑单元(1-4)用于控制上行先进先出存储器(1。
13、-3)的读写;同步动态随机存储器(1-7)用于存储计算机(3)发送给控制器(1-8)的控制数据及第一A/D转换芯片(2-3)和第A/D转换芯片(2-8)采集获得的伺服机构(4)的激励信号与响应信号数据;控制器(1-8)根据计算机(3)发送的波形信息控制数据生成波形数据,波形数据中每权 利 要 求 书CN 103092194 A3/4页4个点的电平值数据通过数据FIFO(2-14)发送给D/A转换芯片(2-15),波形数据中每相邻两个点之间的时间间隔数据通过时间间隔FIFO(2-13)发送给DA控制逻辑单元(2-12),由DA控制逻辑单元(2-12)控制D/A转换芯片(2-15)启动转换时刻;D。
14、/A转换芯片(2-15)将接收到的波形数据中每个点的电平值转换为模拟量输出到信号放大电路(2-16),信号放大电路(2-16)对输入信号进行放大处理,输出激励信号给伺服机构(4);第一调理电路(2-5)用于采集伺服机构(4)的16路激励信号,并完成对激励信号的放大、衰减及滤波处理;然后,通过第一16选1多路开关(2-4)选出其中一路激励信号,送入第一A/D转换芯片(2-3)进行模数转换;该模数转换生成的数据存储到第一先进先出存储器(2-1)中,第一AD控制逻辑单元(2-2)用于控制第一先进先出存储器(2-1)的读写;第二调理电路(2-10)用于采集伺服机构(4)的16路响应信号,并完成对响应信。
15、号的放大、衰减及滤波处理;然后,通过第二16选1多路开关(2-9)选出其中一路响应信号,送入第二A/D转换芯片(2-8)进行模数转换;该模数转换生成的数据存储到第二先进先出存储器(2-6)中,第二AD控制逻辑单元(2-7)用于控制第二先进先出存储器(2-6)的读写;触发及同步控制电路(2-11)用于控制DA控制逻辑单元(2-12)、控制器(1-8)、第二AD控制逻辑单元(2-7)和第一AD控制逻辑单元(2-2)保持同步工作。6.根据权利要求5所述的基于USB总线的通用伺服机构性能测试方法,其特征在于,所述第一AD控制逻辑单元(2-2)和第二AD控制逻辑单元(2-7)的内部控制逻辑转换原理相同,。
16、下面以第一AD控制逻辑单元(2-2)为例进行说明;第一AD控制逻辑单元(2-2)包括九种状态,分别为IDLE状态、State0状态、State1状态、State2状态、State3状态、State4状态、State5状态、State6状态和State7状态;第一A/D转换芯片(2-3)由转换信号R/C和片选信号/CS控制,IDLE状态:第一A/D转换芯片(2-3)进行模数转换前的空闲状态,进行内部初始化,当有第一A/D转换芯片(2-3)的AD触发信号发生时,进入State0状态;State0状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为0,/CS为1,设定AD扫描模式,当AD控制时钟计数器。
17、大于预设值时,进入State1状态;State1状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为0,/CS为0,第一A/D转换芯片(2-3)转换开始,当该状态保持至4个时钟周期后,进入State2状态;State2状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为0,/CS为1,设定第一AD控制逻辑单元(2-2)内部RAM读地址,该状态保持1个时钟周期后,进入State3状态;State3状态;检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为1,/CS为1,产生RAM读时钟,并进行第一16选1多路开关(2-4)的通道切换,保持1个时钟周期后,进入State4状态;State4状态:检测转换信号R。
18、/C和片选信号/CS,R/C为1,/CS为1,第一A/D转换芯片(2-3)进入AD转换阶段,等待第一A/D转换芯片(2-3)的/BUSY信号置高,且当/BUSY信号置高后保持1个时钟周期,进入State5状态;State5状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为1,/CS为0,保持4个时钟周期后进入State6状态;State6状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为1,/CS为1,第一A/D转换芯片(2-3)转换后的数据输出至第一AD控制逻辑单元(2-2)内部的寄存器,然后进入State7状态;权 利 要 求 书CN 103092194 A4/4页5State7状态:检测。
19、转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为0,/CS为1,产生写FIFO请求,第一AD控制逻辑单元(2-2)内部的寄存器内存储的数据送至第一先进先出存储器(2-1),然后进入State0状态。7.根据权利要求6所述的基于USB总线的通用伺服机构性能测试方法,其特征在于,所述4个时钟周期大于50ns。8.根据权利要求6或7所述的基于USB总线的通用伺服机构性能测试方法,其特征在于,DA控制逻辑单元(2-12)内部时序包括四种状态,分别为State0状态、State1状态、State2状态和State3状态:D/A转换芯片(2-15)的转换时序由引脚/CS、引脚/L1和引脚LDAC控制,State0。
20、状态:/CS为1,LDAC为0,使D/A转换芯片(2-15)前一次转换后的模拟信号输出给信号放大电路(2-16),当Start信号为1时,进入State1状态;State1状态:/CS为0,LDAC为0,使D/A转换芯片(2-15)载入当前待转换数据,当此状态保持4个时钟周期后,进入State2状态;State2状态:/CS为1,LDAC为0,将时间间隔数据锁存在D/A转换芯片(2-15)的第一级锁存器rank1中,当此状态保持4个时钟周期后,进入State3状态;State3状态:/CS为1,LDAC为1,将时间间隔数据被锁存在D/A转换芯片(2-15)的第二级锁存器rank2中,当此状态保。
21、持2个时钟周期后,进入State0状态。权 利 要 求 书CN 103092194 A1/11页6基于 USB 总线的通用伺服机构性能测试装置及测试方法技术领域0001 本发明涉及基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置及测试方法,属于导弹伺服机构性能测试领域。背景技术0002 导弹控制伺服系统由综合放大器和伺服机构组成,该系统的作用是依据较弱的电信号控制指令,高速驱动并精确定位各级推力矢量,从而实现对导弹姿态与轨道的控制。伺服机构系统是导弹控制系统的执行机构,是电气和液压技术结合的产物,结构复杂,是导弹控制回路的重要环节。伺服机构的性能直接关系到导弹的控制稳定性,因此伺服机构的测试非常重要。。
22、0003 伺服机构的性能测试一般包括伺服机构的状态参数测试、位置特性测试、阶跃特性测试及频率特性测试。尽管伺服机构的种类型号多,测试参数的要求不同,但它们的测试方法和被测的物理量基本相同,即:根据系统在实际飞行过程中对导弹伺服机构的要求输入对应模拟信号,对伺服机构的输出信号进行测试,检查伺服机构的动静态性能是否符合设计要求。基于以上分析,可采用虚拟仪器技术研制通用导弹伺服机构测试设备,实现利用同一套伺服机构测试设备硬件,软件不改动或稍加改动即实现对多种型号导弹伺服机构的测试。0004 目前武器装备的测试系统多采用VXI总线。测试系统由测试计算机、1394卡、VXI机箱、VXI总线控制器及专用的。
23、VXI总线模块等多个部件组成。整个VXI总线测试系统体积较大,成本较高,不宜携带。USB作为应用在PC领域的总线技术,已得到广泛应用,成为目前电脑中的标准扩展接口。USB具有低成本,传输速度快,小型化,便携,支持热插拔,连接灵活,独立供电,能进行错误检测和恢复,支持多类型传输方式等优点,是测试设备连接的理想接口。发明内容0005 本发明是为了解决目前武器装备的测试系统采用VXI总线模块组成,体积大及成本高的问题,提供了一种基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置及测试方法。0006 本发明所述基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置,它包括计算机,它还包括USB总线接口电路板和功能电路板,00。
24、07 USB总线接口电路板包括USB接口芯片、寄存器组、上行先进先出存储器、上行FIFO控制逻辑单元、下行先进先出存储器、下行FIFO控制逻辑单元、同步动态随机存储器和控制器,0008 功能电路板包括第一先进先出存储器、第一AD控制逻辑单元、第一A/D转换芯片、第一16选1多路开关、第一调理电路、第二先进先出存储器、第二AD控制逻辑单元、第二A/D转换芯片、第二16选1多路开关、第二调理电路、触发及同步控制电路、DA控制逻辑单元、时间间隔FIFO、数据FIFO、D/A转换芯片和信号放大电路,说 明 书CN 103092194 A2/11页70009 计算机的数据传输端与USB接口芯片的第一数据。
25、传输端连接,USB接口芯片的第二数据传输端连接寄存器组的第一数据传输端;USB接口芯片的下行数据输出端连接下行先进先出存储器的下行数据输入端,下行先进先出存储器的下行数据输出端连接控制器的下行数据输入端,USB接口芯片的下行控制信号输出端连接下行FIFO控制逻辑单元的下行控制信号输入端,下行FIFO控制逻辑单元的下行控制信号输出端连接控制器的下行控制信号输入端;0010 控制器的上行控制信号输出端连接上行FIFO控制逻辑单元的上行控制信号输入端,上行FIFO控制逻辑单元的上行控制信号输出端连接USB接口芯片的上行控制信号输入端,控制器的上行数据输出端连接上行先进先出存储器的上行数据输入端,上行。
26、先进先出存储器的上行数据输出端连接寄存器组的上行数据输入端,寄存器组的上行数据输出端连接USB接口芯片的上行数据输入端;0011 控制器的第一数据传输端连接寄存器组的第二数据传输端,控制器的第二数据传输端连接同步动态随机存储器的数据传输端;0012 控制器的预设定波形数据输出端连接数据FIFO的预设定波形数据输入端,数据FIFO的预设定波形数据输出端连接D/A转换芯片的数字信号输入端,D/A转换芯片的模拟信号输出端连接信号放大电路的模拟信号输入端,信号放大电路的激励信号输出端连接伺服机构的激励信号输入端;0013 控制器的时间间隔数据信号输出端连接时间间隔FIFO的时间间隔数据信号输入端,时间。
27、间隔FIFO的时间间隔数据信号输出端连接DA控制逻辑单元的启动转换控制信号输入端,DA控制逻辑单元的启动转换控制信号输出端连接D/A转换芯片的启动转换控制信号输入端,DA控制逻辑单元的参数控制信号输入端连接控制器的第一参数控制信号输出端;0014 控制器的同步触发控制信号输入端连接触发及同步控制电路的同步触发控制信号输出端,触发及同步控制电路的同步控制信号输出端分别连接第一AD控制逻辑单元的同步控制信号输入端、第二AD控制逻辑单元的同步控制信号输入端和DA控制逻辑单元的同步控制信号输入端,第二AD控制逻辑单元的参数控制信号输入端连接控制器的第二参数控制信号输出端,第二AD控制逻辑单元的控制逻辑。
28、信号输出端连接第二先进先出存储器的控制逻辑信号输入端,0015 第一AD控制逻辑单元的参数控制信号输入端连接控制器的第三参数控制信号输出端,第一AD控制逻辑单元的控制逻辑信号输出端连接第一先进先出存储器的控制逻辑信号输入端;0016 第二AD控制逻辑单元的启动转换控制信号输出端连接第二A/D转换芯片的启动转换控制信号输入端,第二AD控制逻辑单元的选择控制信号输出端连接第二16选1多路开关的选择控制信号输入端,第二16选1多路开关的响应信号输入端连接第二调理电路的调理信号输出端,第二调理电路用于采集获得伺服机构的响应信号,第二16选1多路开关的选通信号输出端连接第二A/D转换芯片的模拟信号输入端。
29、,第二A/D转换芯片的数字信号输出端连接第二先进先出存储器的响应数据信号输入端,第二先进先出存储器的响应数据信号输出端连接控制器的响应数据信号输入端,0017 第一AD控制逻辑单元的启动转换控制信号输出端连接第一A/D转换芯片的启动说 明 书CN 103092194 A3/11页8转换控制信号输入端,第一AD控制逻辑单元的选择控制信号输出端连接第一16选1多路开关的选择控制信号输入端,第一16选1多路开关的激励信号输入端连接第一调理电路的调理信号输出端,第一调理电路用于采集获得伺服机构的激励信号,第一16选1多路开关的选通信号输出端连接第一A/D转换芯片的模拟信号输入端,第一A/D转换芯片的数。
30、字信号输出端连接第一先进先出存储器的激励数据信号输入端,第一先进先出存储器的激励数据信号输出端连接控制器的激励数据信号输入端。0018 它还包括外部触发电路,外部触发电路的触发信号输出端连接触发及同步控制电路的触发信号输入端。0019 一种基于上述基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置的测试方法,0020 计算机通过USB接口芯片设置伺服机构的控制参数,并存储在寄存器组中;0021 计算机通过下行先进先出存储器向控制器发送控制命令及控制数据,下行FIFO控制逻辑单元用于控制下行先进先出存储器的读写;0022 控制器通过上行先进先出存储器向计算机发送采集获得的伺服机构的工作状态参数及伺服机构的。
31、激励信号与响应信号数据;上行FIFO控制逻辑单元用于控制上行先进先出存储器的读写;0023 同步动态随机存储器用于存储计算机发送给控制器的控制数据及第一A/D转换芯片和第二A/D转换芯片采集获得的伺服机构的激励信号与响应信号数据;0024 控制器根据计算机发送的波形信息控制数据生成波形数据,波形数据中每个点的电平值数据通过数据FIFO发送给D/A转换芯片,波形数据中每相邻两个点之间的时间间隔数据通过时间间隔FIFO发送给DA控制逻辑单元,由DA控制逻辑单元控制D/A转换芯片启动转换时刻;D/A转换芯片将接收到的波形数据中每个点的电平值转换为模拟量输出到信号放大电路,信号放大电路对输入信号进行放。
32、大处理,输出激励信号给伺服机构;0025 第一调理电路用于采集伺服机构的16路激励信号,并完成对激励信号的放大、衰减及滤波处理;然后,通过第一16选1多路开关选出其中一路激励信号,送入第一A/D转换芯片进行模数转换;该模数转换生成的数据存储到第一先进先出存储器中,第一AD控制逻辑单元用于控制第一先进先出存储器的读写;0026 第二调理电路用于采集伺服机构的16路响应信号,并完成对响应信号的放大、衰减及滤波处理;然后,通过第二16选1多路开关选出其中一路响应信号,送入第二A/D转换芯片进行模数转换;该模数转换生成的数据存储到第二先进先出存储器中,第二AD控制逻辑单元用于控制第二先进先出存储器的读。
33、写;0027 触发及同步控制电路用于控制DA控制逻辑单元、控制器、第二AD控制逻辑单元和第一AD控制逻辑单元保持同步工作。0028 所述第一AD控制逻辑单元和第二AD控制逻辑单元的内部控制逻辑转换原理相同,下面以第一AD控制逻辑单元为例进行说明;0029 第一AD控制逻辑单元包括九种状态,分别为IDLE状态、State0状态、State1状态、State2状态、State3状态、State4状态、State5状态、State6状态和State7状态;0030 第一A/D转换芯片由转换信号R/C和片选信号/CS控制,0031 IDLE状态:第一A/D转换芯片进行模数转换前的空闲状态,进行内部初始。
34、化,当有第一A/D转换芯片的AD触发信号发生时,进入State0状态;说 明 书CN 103092194 A4/11页90032 State0状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为0,/CS为1,设定AD扫描模式,当AD控制时钟计数器大于预设值时,进入State1状态;0033 State1状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为0,/CS为0,第一A/D转换芯片转换开始,当该状态保持至4个时钟周期后,进入State2状态;0034 State2状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为0,/CS为1,设定第一AD控制逻辑单元内部RAM读地址,该状态保持1个时钟周。
35、期后,进入State3状态;0035 State3状态;检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为1,/CS为1,产生RAM读时钟,并进行第一16选1多路开关的通道切换,保持1个时钟周期后,进入State4状态;0036 State4状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为1,/CS为1,第一A/D转换芯片进入AD转换阶段,等待第一A/D转换芯片的/BUSY信号置高,且当/BUSY信号置高后保持1个时钟周期,进入State5状态;0037 State5状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为1,/CS为0,保持4个时钟周期后进入State6状态;0038 State6状态。
36、:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为1,/CS为1,第一A/D转换芯片转换后的数据输出至第一AD控制逻辑单元内部的寄存器,然后进入State7状态;0039 State7状态:检测转换信号R/C和片选信号/CS,R/C为0,/CS为1,产生写FIFO请求,第一AD控制逻辑单元内部的寄存器内存储的数据送至第一先进先出存储器,然后进入State0状态。0040 所述4个时钟周期大于50ns。0041 DA控制逻辑单元内部时序包括四种状态,分别为State0状态、State1状态、State2状态和State3状态:0042 D/A转换芯片的转换时序由引脚/CS、引脚/L1和引脚LDAC控。
37、制,0043 State0状态:/CS为1,LDAC为0,使D/A转换芯片前一次转换后的模拟信号输出给信号放大电路,当Start信号为1时,进入State1状态;0044 State1状态:/CS为0,LDAC为0,使D/A转换芯片载入当前待转换数据,当此状态保持4个时钟周期后,进入State2状态;0045 State2状态:/CS为1,LDAC为0,将时间间隔数据锁存在D/A转换芯片的第一级锁存器rank1中,当此状态保持4个时钟周期后,进入State3状态;0046 State3状态:/CS为1,LDAC为1,将时间间隔数据被锁存在D/A转换芯片的第二级锁存器rank2中,当此状态保持2。
38、个时钟周期后,进入State0状态。0047 本发明的优点:本发明将USB总线技术与虚拟仪器技术相结合,来测试通用导弹伺服机构的激励信号和响应信号,以获得伺服机构的性能,能够解决导弹伺服结构测试设备的通用性和便携性问题,有利于大大降低对导弹伺服机构的测试成本。0048 本发明装置能够产生驱动伺服机构运动的激励信号,并利用AD将伺服机构的激励信号与响应信号同时采集回来,再对伺服机构的性能进行分析。设备采用控制器DSP、FPGA和USB总线技术,设计了智能USB总线接口电路板,实现计算机与测试装置之间的通讯,在USB总线仪器设计中,具有较好的复用性与可移植性;采用USB总线,减小了设备体积,设备具。
39、有便携性;归纳总结了伺服机构测试方法,提出利用DA输出激励信号、利用双扫描AD同时采集伺服机构的激励和响应信号的通用测试方法,能够实现对多种型号导弹伺说 明 书CN 103092194 A5/11页10服机构的测试,设备具有通用性。0049 本发明可在不改动硬件设备的前提下,通过改变控制器内的控制程序,实现对多种功能电路的控制,实现不同的USB总线仪器。它在一片FPGA内部实现了对两路AD转换芯片、一路DA转换芯片的控制逻辑,并且可通过外部触发或软件触发同步AD转换芯片和DA转换芯片工作。它利用两组扫描AD同时对伺服机构的激励信号与响应信号进行采集,既可实现对伺服机构静态性能参数的测试,又可以。
40、对动态响应特性进行准确测试。在FPGA内部采用时间间隔FIFO与数据FIFO,实现了对DA波形参数的自动控制,可实现任意波形输出。0050 基于控制器DSP的智能USB总线接口电路板,在USB总线仪器设计中,具有较好的复用性与可移植性,可节省USB总线仪器设计时间。附图说明0051 图1是本发明所述基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置的原理框图;0052 图2是第一AD控制逻辑单元的内部控制逻辑状态转换图;0053 图3是DA控制逻辑单元的内部时序时序转换状态图;0054 图4是USB接口芯片与USB总线接口电路板的FPGA上配置的异步逻辑的电路图;0055 图5是图4中异步FIFO读逻辑。
41、的状态机;0056 图6是图4中异步FIFO写逻辑的状态机;0057 图7是外部触发电路的电路原理图;0058 图8是触发及同步控制电路的原理图。具体实施方式0059 具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式所述基于USB总线的通用伺服机构性能测试装置,它包括计算机3,它还包括USB总线接口电路板1和功能电路板2,0060 USB总线接口电路板1包括USB接口芯片1-1、寄存器组1-2、上行先进先出存储器1-3、上行FIFO控制逻辑单元1-4、下行先进先出存储器1-5、下行FIFO控制逻辑单元1-6、同步动态随机存储器1-7和控制器1-8,0061 功能电路板2包括第一先进先出存。
42、储器2-1、第一AD控制逻辑单元2-2、第一A/D转换芯片2-3、第一16选1多路开关2-4、第一调理电路2-5、第二先进先出存储器2-6、第二AD控制逻辑单元2-7、第二A/D转换芯片2-8、第二16选1多路开关2-9、第二调理电路2-10、触发及同步控制电路2-11、DA控制逻辑单元2-12、时间间隔FIFO2-13、数据FIFO2-14、D/A转换芯片2-15和信号放大电路2-16,0062 计算机3的数据传输端与USB接口芯片1-1的第一数据传输端连接,USB接口芯片1-1的第二数据传输端连接寄存器组1-2的第一数据传输端;USB接口芯片1-1的下行数据输出端连接下行先进先出存储器1-5的下行数据输入端,下行先进先出存储器1-5的下行数据输出端连接控制器1-8的下行数据输入端,USB接口芯片1-1的下行控制信号输出端连接下行FIFO控制逻辑单元1-6的下行控制信号输入端,下行FIFO控制逻辑单元1-6的下行控制信号输出端连接控制器1-8的下行控制信号输入端;0063 控制器1-8的上行控制信号输出端连接上行FIFO控制逻辑单元1-4的上行控制说 明 书CN 103092194 A10。