摘要：分布式数据采集系统各子系统间的连接测试，需要专门的接口测试工具。随着私有协议的广泛使用，设备生产、维修中的调试测试问题也大大增加。这些问题往往无法使用传统的通用协议测试仪器进行测试，本文提出一种由测试模块加PC 机方式构成专用接口测试系统的开发策略，并且重点介绍基于ARM 的测试模块设计实现方法。文章分析了测试模块的接口特性、基本结构和软件流程，随后探讨了其与PC 组成测试系统的应用方法。实验结果表明，该测试系统较好地满足了专用接口测试需求。这种测试模块加PC 机构成简便系统的开发思路，为此类专用接口测试系统的快速开发提供了一种途径。 关键词：分布式数据采集系统，私有协议，高速数据传输协议，接口测试，ARM 分布式数据采集系统广泛应用于核聚变实验装置、同步辐射装置、核电站，也是军事、勘探和工业测控技术的发展方向。这些系统一般分为数据采集、数据处理、数据存储、自动控制等若干模块，各模块通过事先定义的接口进行连接。在基于模块的开发方式中，组成系统的各个模块子系统分别独立地并行开发。为保证各模块间的互连互通，系统联调前需要专门的测试工具，通过接口对各模块进行测试。 这些采集系统都针对一些专门应用，现有的标准通信协议往往无法满足它们的要求，也即这些系统的最优化设计并非标准的通信协议，而是非标准的私有通信协议，并由此来定义系统各模块的接口。对这些私有协议接口的测试，很难采用通用仪器，往往需要自行开发。 ARM 嵌入式芯片由于具有丰富的外围接口，非常适于接口测试模块的快速开发。本文介绍了利用ARM 芯片快速开发专用接口测试模块的设计思路和关键技术，对接口测试系统的应用进行了讨论。 1、私有高速数据传输协议 分布式数据采集系统由多个节点构成，每个节点单独完成自己的数据采集和分析任务，采集节点间由通信线缆连接，进行串行通信，最终将采集数据上传给主机。实时性是分布式数据采集系统的重点考虑问题，通行的做法是定义适合系统自身特点的高效精简协议。 以我们研制的地震信号采集系统为例：根据应用要求和特点，定义了私有高速数据传输协议HDTP（High-speed Data Transfer Protocol）。HDTP 协议的数据和命令按以太网MAC 帧封装，格式如图1 所示。由图1，HDTP 协议对通行的网络协议进行了大量精简，帧内封装数据的有效数位比率也大大提高。
该系统连接各模块节点间的传输大线（传输大线是地震仪器中对数据通信线缆的一种称谓，一般由几对双绞线加保护外套构成），分别由两对双绞线实现。传输大线的数据通道和命令通道是分离的，称为上行通道和下行通道，采用不对等信号单向传输设计，其上行通道传输HDTP 协议数据帧，下行通道传输HDTP 协议命令帧。 2、专用接口特性分析 系统中采用的协议一旦确定，则各模块的接口也需要做相应的设计。接口一般可以划分为若干子接口，子接口尽可能采用某种标准定义，这样便于开发，也便于独立调试。拟开发的专用接口测试系统的接口规程必须根据需要测试的接口确定，其协议也要相匹配。 本文例子中，采集系统各节点对本地数据按HDTP 协议进行封装后向上级发送，收到上级节点命令进行解析后给予响应。上行通道采用100M MII（Medium Independent Interface），下行通道采用RS232。因此，待测节点接口中主要包含MII和RS232 子接口。 2.1 MII 接口 媒体独立接口MII 是IEEE802.3u 规定的与介质无关的接口，负责MAC 和以太网PHY 之间的通信。MII 接口一共有16根信号线，可以分成发送信号线、接收信号线以及网络状态信号线三组。 发送信号线由发送时钟TX_CLK、数据线TXD[3：0]、发送使能TX_EN 和发送错误TX_ER 组成。接收信号线由接收时钟RX_CLK、数据线RXD[3：0]、接收有效RX_DV 和接收错误RX_ER组成。任何数据帧收发前，以同步位‘0x5D’为引导，图2 给出了MII 接口的收发时序，其工作速率可达100 Mbps。
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