构建基于CompactPCI总线的GSM基站自动测试平台

在通讯设备的制造过程中，越来越复杂的测试条件和高度自动化的大生产环境，迫切需要开发出功能更强大、成本更低廉、系统更灵活的通用测试仪器，对通讯产品的生产提供一种快速、高效的测试手段，来保障产品的质量，减少生产检测时间，降低人为的失误。本文论述的GSM基站(BTS)的自动测试平台，是基于CompactPCI总线的虚拟仪器，能实现BTS基站产品在生产制造领域的自动化测试。 虚拟测试仪器是最近才开始获得广泛应用的一种智能化测试仪器，它的关键技术是利用计算机软件将测量仪器的硬件部分得到充分利用，实现一机多能的目标。传统的独立式仪器其功能是由制造商来定义的，而新型的虚拟仪器其功能则可以由用户自己来定义。虚拟仪器使得在复杂环境下完成自动化测试成为可能，这是传统的独立式仪器往往是无法胜任的。 在电信和工业自动化应用领域中，采用低价格高性能PC作为虚拟仪器一直是应用工程师们长期追求的目标。基于Wintel 架构的CompactPCI总线平台，是为高可靠性应用而设计的，其低价位、高可靠、热插拔、热切换、多处理器能力等特点。得到了可靠性要求较高的电信和工业自动化工业领域的普遍关注。 CompactPCI的三大核心技术是PCI局部总线、欧式插卡机械结构和气密式针孔接头。简而言之，CompactPCI(以后简称CPCI)总线=PCI总线的电气规范 + 标准针孔连接器(IEC-1076-4-101) + 欧洲卡规范(IEC297/IEEE 1011.1)。由于CompactPCI具有极高的带宽，在33MHz总线时钟、32位数据通路时可达到峰值132MB/s的带宽，在33MHz主频、6?位数据通路时，可达到峰值26?MB/s的带宽。在66MHz主频时，对于32位数据通路和6?位数据通路带宽的峰值，可分别达到26?MB/s或528MB/s，因此，CPCI总线特别适用于高速数据通讯的应用。图1为CompactPCI的硬件结构图。 在电信自动测试领域中，CPCI平台及其扩展功能卡为被测系统提供功能强大的测试环境。在BTS自动测试系统中，我们采用了CPCI平台来构建BTS自动测试仪，同时采用的扩展功能模块包括：数字IO控制模块、GPIB接口模块等。这些功能模块提供了被测系统在电平、通讯、接口等的资源，为自动测试提供硬件环境。 测试系统的硬件结构 测试系统的硬件部分主要由CPCI平台主控单元、GSM综测仪、整机测试控制单元等部分组成。测试系统的硬件总体框图见图2。 主控单元是采用的CPCI的模块包括主处理控制模块、数字IO控制模块、GPIB接口控制模块，主控单元主要功能是对BTS自动测试设备仪进行初始化、参数的配置、测试的控制以及结果的上报。其中主处理控制模块是自动测试软件的载体，完成自动测试仪处理的所有功能，数字IO控制模块主要用来作为控制测试控制单元中的电平开关信号量(如衰减器的调节，射频开关阵列的切换等)。CPCI平台利用GPIB接口控制模块与GSM综测仪进行通信。 BTS自动测试仪由CPCI平台、GSM综测仪、整机测试控制单元共同完成。GSM综测仪通过模拟BSC的信令协议，通过Abis接口对BTS进行控制。BTS的Um接口连接到整机测试控制单元，通过控制单元内部的选通后连接到GSM综测仪的射频收发端口。 在构建BTS自动测试平台还需要考虑其它因素，如BTS输出信号的强度、射频开关组件的选型、线缆损耗的补偿等。为了描述清楚BTS自动测试平台的硬件连接及结构，下面是一个主分集接收的单载频BTS详细例子。图3为主分集(单载频)BTS自动测试仪原理图。 软件测试的流程 GSM基站自动测试的软件系统是在CPCI硬件平台基础上，对GSM综测仪、整机测试控制单元进行控制，执行自动测试序列同时把测试结果上报。根据其结构分成6个模块，分别是用户界面模块、数据库操作模块、用户权限管理和鉴权模块、校准和参数管理模块、测试引擎和序列管理模块，系统软件的模块如图4所示。 用户界面模块实现整机测试的用户接口，包括用户对测试对象类型的选择、测试序列的显示、测试结果的显示、测试过程中详细信息的显示。 数据库操作模块实现软件在本地数据库中的各种参数的存取，并实现本地数据库和远端服务器数据库数据的交换和测试结果的保存。 用户权限管理和鉴权模块实现对使用该系统用户的分级权限管理、及其根据用户权限对其操作进行控制。 校准和参数管理模块实现用户对各种参数进行校准，包括线损的自动校准部分，并实现仪表测试参数和测试标准的管理。同时配置各种测试参数项，配置参数包括测试项配置、测试指标配置。参数配置是可以选择，可以当前测试有效，也可存进数据库作为永久配置项。 测试引擎和序列管理模块实现实际测试的过程，序列管理实现了对序列文件进行编辑，而测试引擎则通过线程根据序列文件对测试序列进行调度，进行被测项目的测试。 测试实现模块由一系列测试实现函数组成，每一个函数实现一种测试功能，由一组对GSM综测仪的GPIB操作组成。所以测试实现模块是一个相对独立的测试实现函数库。BTS自动化测试仪的软件各模块在整体结构中位置如图5所示。 测试引擎是程序调度测试过程的子模块，测试引擎以线程的方式运行。程序首先从序列文件中读取该测试类型的序列，形成一个序列链表，作为整个测试的组织方式。当测试开始后，启动线程，该线程从序列链表中获得当前测试的序列，从该序列中获得当前测试的相关数据，并根据这些数据调用测试实现模块中相应的函数，进行该序列的测试；当该测试序列测试完成后，程序从链表中读取下一个序列数据，进行相应的测试，直至到达链表结尾，实现整个测试过程。其测试流程如图6所示。 本文小结 为了提高BTS基站产品的生产测试效率，我们开发出基于CompactPCI总线技术的自动化测试平台，它具有以下的优点：1、开放性：利用通用硬件平台来构建虚拟仪器系统具有开放性，便于系统的升级和更新。2、通用性：由于是采用了虚拟仪器的技术，大部分的功能是由软件来完成，因此，只需要对该平台进行少量的改动，就能应用其它通讯产品上。3、可靠性：采用了CompactPCI平台，保证了测试平台具有高可靠性。4、性能价格比高：相同的性能条件下，开发费用和维护升级费用相对比较便宜。5、测试效率高：实现生产测试的自动化操作，成倍地提高生产测试效率。
作者：丁国兴，杨祥春，中兴通讯康讯研究所，仪器系统部，