《電子技術(shù)應(yīng)用》
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航天測控面向信號的自動測試軟件平臺

2008-11-27
作者:路林海
  自動測試" title="自動測試">自動測試系統(tǒng)(ATS)是指那些采用計算機(jī)控制,能實現(xiàn)自動化測試的系統(tǒng)。自動測試系統(tǒng)一般由自動測試設(shè)備(ATE)和自動測試軟件平臺" title="軟件平臺">軟件平臺組成,自動測試系統(tǒng)的基本組成如圖1所示。
  自動測試軟件平臺的開發(fā)有面向儀器和面向信號" title="面向信號">面向信號兩種。基于IVI規(guī)范面向儀器的自動測試軟件平臺,可以解決同類儀器的互換性問題,但不能實現(xiàn)不同類儀器之間的互換性問題。而面向信號的自動測試軟件平臺可以在儀器信號功能級實現(xiàn)儀器功能的可互換。
  任何一種產(chǎn)品都會經(jīng)歷從設(shè)計到淘汰的全壽命周期過程,該過程涉及到不同級別的用戶,為了全面提升測試信息化能力,需要結(jié)合廣域測試環(huán)境" title="測試環(huán)境">測試環(huán)境(ABBET),在自動測試軟件平臺中實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的信息交換接口及服務(wù)方式用于實現(xiàn)產(chǎn)品全壽命周期測試、診斷和維修。

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圖1 自動測試系統(tǒng)的基本組成   1、自動測試軟件平臺
  自動測試軟件平臺是與被測對象及其測試設(shè)備密切相關(guān)的軟件體系,軟件平臺一般由三部分組成:測試程序集(TPS),TPS開發(fā)工具和測試資源庫。
  1)測試程序集(TPS)
  TPS是與被測對象及其測試要求密切相關(guān)的,由三部分組成:測試程序軟件、測試接口適配器和被測對象所需的各種文件。
  a.接口適配器
  由于每個UUT有著不同的連接要求和輸入/輸出端口,因此UUT連到ATE通常要求有相應(yīng)的接口設(shè)備,稱為接口適配器,它完成UUT到ATE的正確、可靠的連接,并且為ATE中的各個信號點(diǎn)到UUT中相應(yīng)I/O引腳指定信號路徑。
  b.測試程序(TP):
  TP用于控制ATE的資源來測試指定的被測對象,它通過執(zhí)行測試文檔實現(xiàn)對測試過程的控制,完成被測對象是“正?!边€是“故障”的判斷。
  c.測試文檔
  用于描述對ATE資源的控制(如對ATE激勵、開關(guān)、測量儀器的選擇與控制、對激勵信號及測量點(diǎn)的選擇與控制等),還包含對所測得的響應(yīng)信號的處理。
  2)測試資源庫
  測試資源庫中包括了被測對象的測試需求、測試策略信息,信號接口信息,ATE中儀器的描述信息等。
  3)TPS開發(fā)工具
  TPS開發(fā)工具用于描述被測對象測試需求、策略信息,定義測試資源,生成測試文檔,描述信號路徑,測試結(jié)果分析及根據(jù)測試結(jié)果實現(xiàn)故障診斷等。 ?   2、IVI-Signal Interface規(guī)范
  IVI-SignalInterface規(guī)范的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
  IVI-Signal Interface規(guī)范是IVI基金會在IVI-MSS模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展起來的,它對IVI-MSS的RCM進(jìn)一步封裝,以信號接口的形式對外提供測試服務(wù)。這些接口用一系列方法執(zhí)行信號操作,比如初始化(initialing)、建立(setup)、連結(jié)(fetch)、更改(change)等,允許客戶應(yīng)用程序控制儀器設(shè)備上物理信號的初始化、切換等操作。IVI信號組件" title="信號組件">信號組件控制一臺或多臺儀器產(chǎn)生客戶需要的信號,完成客戶的測試需求。它對儀器的控制是通過VISA、IVI驅(qū)動器、SCPI命令等實現(xiàn)的。

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圖2? IVI-Signal Interface規(guī)范的體系結(jié)構(gòu) ? ?   3、廣域測試環(huán)境體系結(jié)構(gòu)
  廣域測試環(huán)境體系結(jié)構(gòu)(ABBET)將自動測試系統(tǒng)劃分為五個概念層:產(chǎn)品描述層,測試策略/需求層,測試過程層,測試資源層,儀器控制層。其系列標(biāo)準(zhǔn)為各層間信息交互提供了軟件接口的標(biāo)準(zhǔn)化定義,通過標(biāo)準(zhǔn)接口將各層組件靈活方便的組合成系統(tǒng)平臺,迅速的把測試信息轉(zhuǎn)化為測試應(yīng)用,為構(gòu)建一個開放的軟件體系結(jié)構(gòu)提供了一種嶄新的思路和框架。
  圖3描述了ABBET標(biāo)準(zhǔn)定義的測試基本框架(TFF)。此框架從測試資源,測試對象,測試環(huán)境三維的視角,分層次,分模塊的定義了測試領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)用部分在圖中被描述成為插人的模塊,它包括測試應(yīng)用和測試準(zhǔn)備分析工具。

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圖3 廣域測試環(huán)境體系結(jié)構(gòu) ? ?   4、面向信號的自動測試軟件平臺
  在傳統(tǒng)自動測試軟件平臺的基礎(chǔ)上,結(jié)合廣域測試環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及IVI-Signal Interface規(guī)范,針對與被測對象(UUT)的相關(guān)性,面向信號的自動測試軟件平臺的框架結(jié)構(gòu)分為ATE無關(guān)部分和AET相關(guān)部分。在AET相關(guān)部分內(nèi),在儀器信號功能級上實現(xiàn)儀器功能的可互換。面向信號的自動測試軟件平臺的總體框架結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。
  面向信號的自動測試軟件平臺在邏輯上分為三個層次:產(chǎn)品設(shè)計,ATE設(shè)計和信號組件設(shè)計。

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圖4 面向信號的自動測試軟件平臺的總體框架結(jié)構(gòu)圖 ?   4.1 產(chǎn)品設(shè)計
  產(chǎn)品設(shè)計部分按指定的格式描述UUT產(chǎn)品設(shè)計信息,包括UUT物理和電路設(shè)計描述、 UUT外部可測量的性能、響應(yīng)和需要的激勵。包括UUT測試要求、測試策略、自動測試生成、診斷模型以及維修數(shù)據(jù)的采集和整理的描述。為測試要求提供正式標(biāo)準(zhǔn)的定義,建立人工智能的系統(tǒng)模型,將維修測試數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)產(chǎn)品描述層提供的信息和過去的維修測試數(shù)據(jù)決定測試策略,生成測試代碼。
  產(chǎn)品設(shè)計部分生成的各項信息面向被測對象,同ATE設(shè)計無關(guān)。
  產(chǎn)品設(shè)計包括四部分:產(chǎn)品描述,產(chǎn)品測試策略描述,測試及維修信息設(shè)計和故障診斷分析。
  4.1.1產(chǎn)品描述
  用于描述UUT產(chǎn)品設(shè)計信息,包括UUT物理和電路設(shè)計描述、 UUT外部可測量的性能、響應(yīng)和需要的激勵。UUT的描述信息可以用圖形表示,如圖5為一被測對象(UUT)的產(chǎn)品描述圖。

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圖5 UUT的產(chǎn)品描述圖 ?   該UUT包括兩個輸入信號,兩個輸出信號。
  4.1.2產(chǎn)品測試策略描述
  用于UUT的測試要求、測試策略。結(jié)合上面UUT的產(chǎn)品描述例子,其對應(yīng)的產(chǎn)品測試策略描述信息如下:
  輸出AC信號(5V);
  測量AC信號(10V);
  接通開關(guān)();
  測量電阻信號(100歐);
  斷開開關(guān);
  停止AC信號(5V)。
  4.1.3故障診斷分析
  用于描述診斷模型的設(shè)計。結(jié)合上面UUT的產(chǎn)品測試策略描述例子,其對應(yīng)的診斷模型信息如下:
  If( 測量AC信號(10V)== 10V && 測量電阻信號(100歐)==100歐 )
  {成功}
  Else If( 測量AC信號(10V)== 10V )
  {失敗1}
  Else If( 測量電阻信號(100歐)==100歐 )
  {失敗2}
  4.1.4測試及維護(hù)信息設(shè)計
  用于描述測試和維護(hù)信息管理結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)合上面UUT的產(chǎn)品故障診斷模型描述例子,其對應(yīng)的測試及維護(hù)信息如下:
  If( 成功 )
  {正常}
  Else If( 失敗1 )
  {更換配件1}
  Else If( 失敗2? )
  {更換配件2}
  4.2 ATE設(shè)計
  ATE設(shè)計包括三個部分:測試信號組件描述,ATE開發(fā)和測試執(zhí)行程序。
  這部分用于把跟ATE無關(guān)的UUT測試策略轉(zhuǎn)換為ATE相關(guān)的測試流程,測試流程中對儀器的操作針對抽象的信號組件,實現(xiàn)測試流程的面向信號驅(qū)動,以便實現(xiàn)儀器可互換。。
  4.2.1測試信號組件描述
  測試信號組件描述用于提取出UUT測試策略中的各種信號描述用于ATE的設(shè)計,ATE設(shè)計中結(jié)合系統(tǒng)的設(shè)計合并同類信號作為單獨(dú)的一個信號組件,測試流程即針對該信號組件設(shè)計,具體執(zhí)行過程中綁定該組件到相應(yīng)物理儀器的對應(yīng)信號組件。
  結(jié)合上面的產(chǎn)品描述例子,我們可以提出四個信號組件描述如下:

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  4.2.2 ATE開發(fā)
  ATE開發(fā)主要包括三個部分:適配器通路的描述,測試策略到測試流程的轉(zhuǎn)換和信號組件的使用。
  4.2.2.1 適配器通路的描述
  這部分包括UUT端點(diǎn)定義、ITA端點(diǎn)定義、ICA端點(diǎn)定義和信號組件端點(diǎn)的定義,儀器到UUT端的路徑描述。
  信號組件和ICA端點(diǎn)是一一對應(yīng)的關(guān)系,UUT端點(diǎn)和ICA端點(diǎn)之間經(jīng)過了信號轉(zhuǎn)換或者增益,需被描述出來并最終反應(yīng)到信號組件參數(shù)的變化上。
  4.2.2.2 測試策略到測試流程的轉(zhuǎn)換
  測試策略是對UUT測試過程的描述,該描述同ATE無關(guān)。需把該測試策略轉(zhuǎn)換成跟ATE相關(guān)的測試流程才能實現(xiàn)針對UUT的測試。
  圖6是測試策略和測試流程之間轉(zhuǎn)換的一個例子。該UUT需要一個20V的激勵輸入,并產(chǎn)生一個20V的輸出。根據(jù)測試儀器及一些其它方面的考慮設(shè)計適配器的增益倍數(shù)和衰減倍數(shù)分別為2。轉(zhuǎn)換測試策略到測試流程過程中,測試流程中相應(yīng)信號組件的參數(shù)將相應(yīng)改變,經(jīng)測試儀器的驅(qū)動和適配器的調(diào)理,到UUT端的時候?qū)崿F(xiàn)測試策略的需求。

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圖6測試策略和測試流程轉(zhuǎn)換 ?   4.2.2.3 信號組件的使用
  測試策略中提出的信號組件轉(zhuǎn)換為測試流程的信號組件,針對測試流程中的信號組件,將設(shè)計基于實際儀器的信號組件,來實現(xiàn)測試流程中信號組件的功能。測試流程只實現(xiàn)對信號組件的定義,而實現(xiàn)是在實際儀器的基礎(chǔ)上封裝的。
  如圖7是信號組件使用的一個例子。測試策略中提出兩個信號組件,測試流程中相應(yīng)的對應(yīng)了兩個信號組件,在兩個測試儀器上分別實現(xiàn)了信號組件1。實際使用過程中即可動態(tài)的綁定到不同的儀器實現(xiàn)儀器可互換。

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圖7 信號組件的使用 ?   4.2.3 測試執(zhí)行
  測試執(zhí)行應(yīng)用程序通過執(zhí)行測試流程,調(diào)用信號組件驅(qū)動相應(yīng)硬件儀器完成切換開關(guān)、發(fā)送激勵、控制測量等,實現(xiàn)對UUT的測試并保存測試結(jié)果。
  4.3 信號組件的設(shè)計
  一般說來,信號組件是ATE相關(guān)的。適配器設(shè)計過程中會相應(yīng)的考慮實際硬件儀器的功能來定義增益或者衰減,適配器功能決定后,將根據(jù)測試策略中的信號組件定義ATE中使用的實際信號組件。
  實際信號組件定義后,流程中的操作將面向這些信號組件。然后分別在實際儀器上封裝相應(yīng)的信號組件。
  信號組件中為實現(xiàn)其功能,在對實際儀器的驅(qū)動封裝過程中,將會增加一些標(biāo)定算法等實現(xiàn)該組件對實際信號的測量不會同其它信號組件的測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。
  4.3.1 信號組件設(shè)計中各種驅(qū)動程序的使用
  信號組件不限于必須封裝在IVI驅(qū)動程序上,可以封裝在各種類型的驅(qū)動程序之上,如圖8所示。

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圖8 面向各種驅(qū)動的信號組件 ?   4.3.2 面向IVI驅(qū)動的信號組件設(shè)計
  如果信號組件的設(shè)計是面向IVI驅(qū)動的,即操作是針對IVI類驅(qū)動的,則可以實現(xiàn)該信號組件的通用性,即實現(xiàn)對提供類IVI驅(qū)動的儀器硬件實現(xiàn)互換性,如圖9所示。不過此時存在一個缺陷,有可能這個缺陷是致命的,即無法消除同類儀器中不同儀器的測量結(jié)果的差異性。

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圖9 面向IVI驅(qū)動的信號組件的通用性 ? ?

  面向信號的自動測試軟件平臺在兩個層次上分別實現(xiàn)了獨(dú)立性,即:測試策略和UUT的獨(dú)立性,測試流程和實際儀器的獨(dú)立性。信號組件的實現(xiàn)需要結(jié)合具體儀器,因此無法預(yù)先實現(xiàn),但可以通過提供VC下Wizard向?qū)В┯脩舴奖愕倪M(jìn)行組件的開發(fā)。面向信號的自動測試軟件平臺具備通用性,即提供軟總線功能,用戶可以自定義信號組件加入平臺。

?

  北京航天測控技術(shù)開發(fā)公司以通用測控產(chǎn)品為主,主要有六大類:基礎(chǔ)測試測量儀器,包括16大類230余種的VXI/PXI/LXI/CPCI/CAN/GPIB總線系列化儀器模塊及信號調(diào)理模塊;軟件及信息化產(chǎn)品,包括虛擬儀器測試開發(fā)環(huán)境和遠(yuǎn)程分布式測試與故障診斷系統(tǒng);通用測試系統(tǒng),包括“廣靈通”通用測試平臺及其系列產(chǎn)品;測試與維修保障系統(tǒng),包括“華佗”電子設(shè)備電路板維修測試與診斷系統(tǒng)及其系列產(chǎn)品和裝備維修測試與診斷系統(tǒng);自動化控制系統(tǒng),包括遙測遙控及工業(yè)自動化等系統(tǒng)產(chǎn)品;測試系統(tǒng)輔助配套產(chǎn)品。同時公司還可以根據(jù)用戶的具體需求,提供ATE/ATS、DCS/FCS的系統(tǒng)集成、方案設(shè)計、技術(shù)咨詢、軟件開發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及遠(yuǎn)程信息化測試、測試/診斷程序開發(fā)及技術(shù)培訓(xùn)與維護(hù)等服務(wù)。
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