陳紹煒，孫 浩，姚 威，張 帥

（西北工業(yè)大學(xué) 電子信息學(xué)院，陜西 西安 710129）

隨著各類測試系統(tǒng)和測試技術(shù)的不斷發(fā)展，需要多種測試軟件和測試設(shè)備對相應(yīng)的產(chǎn)品和組件進(jìn)行專用測試，相應(yīng)的測試設(shè)備和測試軟件有時(shí)多達(dá)十幾臺十幾種，使得硬件成本和人力資源造成大量浪費(fèi)。其使用、維護(hù)、升級、維修等問題成為其研制瓶頸。

投放裝置是導(dǎo)彈發(fā)射裝置中的重要組成部分，它對導(dǎo)彈當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行測控，并決定傳輸通信消息、點(diǎn)火、發(fā)射等一系列動作。投放裝置中各部分組件的性能測試對導(dǎo)彈與投放裝置之間的通信和導(dǎo)彈各部分的正常工作至關(guān)重要。由于投放裝置中有多個(gè)部分的組件，每個(gè)部分的狀態(tài)和功能不同，需要對其每個(gè)部分進(jìn)行單項(xiàng)測試，以保證其整體的安全穩(wěn)定性。以某型投放裝置測試儀測試軟件設(shè)計(jì)為背景，考慮到軟硬件資源的充分利用、測試的通用性、流程的可配置性。如何實(shí)現(xiàn)，將是硬件資源分配與上位機(jī)軟件程序開發(fā)過程的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文介紹了某型投放裝置測試儀通用性測試軟件的構(gòu)架與其如何通過上位機(jī)程序的設(shè)計(jì)和硬件資源配置來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的通用性。

1 通用化自動測試系統(tǒng)層化結(jié)構(gòu)

通用性，是自動化測試[1]系統(tǒng)研究的核心問題。立足通用性測試的共同特點(diǎn)，我們采用層化結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)通用性測試系統(tǒng)。在分層策略中，我們遵循如同通信系統(tǒng)中OSI層次模型。將相同類型的歸為一層。通用化測試系統(tǒng)分層[2]結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 通用化測試系統(tǒng)層結(jié)構(gòu)Fig.1 Universal test system layer structure

應(yīng)用層，測試軟件完成對投放裝置各個(gè)板卡的測試項(xiàng)目、測試類別、測試要求、測試方法的配置。完成通用化測試儀自身的自檢、校準(zhǔn)功能[3]。

平臺層，通過工控加固計(jì)算機(jī)，使其能夠在各種內(nèi)場、外場惡劣的測試環(huán)境中提供穩(wěn)定性保障。電源組件根據(jù)各個(gè)信號所需電壓電流值，選擇可調(diào)節(jié)型電源，來完成各個(gè)板卡、測試項(xiàng)目的電壓電流要求。

設(shè)備層，為完成投放裝置的各個(gè)測試項(xiàng)目，工控機(jī)配以PCI卡，IO卡、AD卡、1553B卡，完成對各種測試項(xiàng)目的要求。

適配層，適配層采用自制PCB板。對各類信號進(jìn)行分配和轉(zhuǎn)換，經(jīng)轉(zhuǎn)換后接于適配板上的相應(yīng)端口。通過轉(zhuǎn)接電纜連接適配板與測試對象的相應(yīng)端口進(jìn)行測試。配以保護(hù)電路，如若發(fā)生異常情況，則系統(tǒng)自動斷電保護(hù)，保證系統(tǒng)的安全性。

對象層，投放裝置是飛機(jī)完成導(dǎo)彈通信、發(fā)射等一系列動作的重要組成部分，測試對象包括了投放裝置控制盒、接口板、控制板等一系列需要測試的對象。

2 通用性測試設(shè)備總體設(shè)計(jì)

由于實(shí)際應(yīng)用中要求投放裝置的穩(wěn)定性和安全性，測試設(shè)備采用工控加固計(jì)算機(jī)為核心，配以PCI板卡為硬件平臺，以保證測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。在Visual C++平臺下，采用多線程[4]技術(shù)，保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性問題。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖Fig.2 Whole system design

硬件方面，測試系統(tǒng)由工控機(jī)為平臺，搭載PCI系列IO卡、AD卡、1553B卡的硬件資源。通過IO卡，對IO信號進(jìn)行采集與輸出測試，以滿足測試對象的需求。通過AD卡對各路AD信號實(shí)現(xiàn)采集與輸出測試，通過對1553B的通信配置，來完成測試項(xiàng)目與測試對象之間的通信功能。硬件穩(wěn)定可靠，能夠適應(yīng)各種惡劣的測試環(huán)境。

軟件方面，通過對Excel表單中各個(gè)類型信號的編排，在軟件啟動時(shí)，程序?qū)⒆x取Excel表中的各個(gè)信號量。讀入到程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[5]中，并用于測試流程的設(shè)置。通過Excel表，我們可以寫入我們要測的端口的類型、屬性、和對應(yīng)的各個(gè)板卡的端口值。在設(shè)置測試流程時(shí)，選取之前在Excel表中寫入的相應(yīng)需要測試的項(xiàng)目、測試類型、測試的時(shí)間和測試要求，配置成流程文件。這樣就實(shí)現(xiàn)了對測試對象的測試通用性。

測試過程中信號的狀態(tài)變化方面，采用數(shù)據(jù)錄入的方式，對各個(gè)測試信號進(jìn)行波形錄取。通過專用示波器控件，在數(shù)據(jù)回放功能下可對錄取結(jié)果進(jìn)行觀察。詳細(xì)監(jiān)視了整個(gè)測試過程，有利于測試對象的功能排誤。

測試完成后，可對測試結(jié)果進(jìn)行打印報(bào)表，對測試的各個(gè)項(xiàng)目和時(shí)間要求等有更直觀的了解。

在測試對象方面，由于投放裝置有多部分產(chǎn)品需要進(jìn)行專用測試，為了能夠?qū)崿F(xiàn)測試系統(tǒng)的通用性，降低軟件的多樣化和維護(hù)難度。我們加以調(diào)理適配板電路，對各個(gè)端口進(jìn)行合理分配和調(diào)理轉(zhuǎn)換。不同測試對象通過在Excel表中選用不同的的PCI端口進(jìn)行配置，并且選用不同的測試電纜，實(shí)現(xiàn)對各種測試對象的通用性。

3 軟硬件關(guān)鍵性通用設(shè)計(jì)

3.1 通用性測試組建流程

投放裝置分為接口板、控制板、控制盒等幾部分組成。各部分功能不同分工不同，通過測試需求，對軟件測試流程進(jìn)行配置，對硬件資源進(jìn)行分配，從而實(shí)現(xiàn)其單個(gè)軟硬件平臺實(shí)現(xiàn)多種不同測試的需求。通用性測試組建[6]的總流程如圖3所示。

圖3 通用性測試組建總流程Fig.3 General test total process

3.2 硬件資源分配的通用性設(shè)計(jì)

硬件的通用性方面，由于投放裝置各個(gè)部分測試要求不同，所需的硬件電路也不同，測試所需的PCI板卡可能需要很多塊，適配調(diào)理電路也可能需要多種。本設(shè)計(jì)利用多端口的PCI板卡，完全滿足各個(gè)對象所需的信號測試個(gè)數(shù)。由適配板將不同測試信號進(jìn)行調(diào)理之后接入PCI板卡。通過硬件配置和Excel表中對PCI測試端口的選擇，可僅選用對應(yīng)測試對象的不同測試電纜即可完成各部分的測試，不需要多塊PCI卡和多種適配調(diào)理電路。實(shí)現(xiàn)了其硬件方面的通用性。這樣就減少硬件資源的浪費(fèi)，如測試對象有所修改，只需重新制作相應(yīng)的測試電纜并重新配置Excel端口配置文件即可，減輕了研制費(fèi)用和測試設(shè)備各部分的維護(hù)問題。

硬件資源分配過程如下。首先，根據(jù)需要測試部分的要求，合理選擇測試所需的PCI板卡，并將各個(gè)信號的類型通過寫入配置文件進(jìn)行資源的分配。選擇適當(dāng)?shù)碾娫茨ＤK兒和接口電纜，連接測試對象，然后利用通用性軟件對被測對象進(jìn)行專項(xiàng)的測試流程配置。

3.3 軟件的流程化通用性設(shè)計(jì)

軟件的通用性方面，由于測試對象的多樣化要求，軟件采用配置測試流程的方式來對各個(gè)測試對象進(jìn)行專項(xiàng)測試。比起專用的測試軟件，這樣的方式，可以減輕軟件開發(fā)和維護(hù)的難度。以往的測試軟件，只對某個(gè)設(shè)備進(jìn)行專項(xiàng)的測試，換了一種設(shè)備或者設(shè)備有所改變和更新，軟件就需要重新編譯或升級，加大了軟件開發(fā)方面的工作量。測試流程的配置過程如圖4所示。

圖4 流程配置過程Fig.4 Configuration process

通過測試對象的要求，讀取硬件配置文件，將所需的測試板卡、測試類型、測試條件讀入程序數(shù)據(jù)庫中。對被測對象的信號類型、出現(xiàn)時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、量值范圍、1553B通信消息的準(zhǔn)確性進(jìn)行完整的流程配置。通過配置好的流程和數(shù)據(jù)庫中所保存的各項(xiàng)所需的測試數(shù)據(jù)，控制各個(gè)PCI板卡進(jìn)行測試。為了實(shí)現(xiàn)測試過程中的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性問題，本軟件采用多線程技術(shù)，嚴(yán)格控制了各個(gè)被測信號的出現(xiàn)時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、量值范圍、測試所需的通信信息等。保證了測試系統(tǒng)在不同對象的測試要求下的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性問題。

流程配置完畢，通過程序的手動測試和自動測試，可對被測對象進(jìn)行自動測試或手動的一個(gè)個(gè)信號的測試。通過軟件中的數(shù)據(jù)錄取和回放功能，可對每個(gè)被測信號進(jìn)行詳細(xì)觀察，并排誤。在測試過程中，對每項(xiàng)出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行實(shí)時(shí)提示，并在測試結(jié)束后對測試結(jié)果生成報(bào)表，更加直觀的反應(yīng)出各個(gè)信號的狀態(tài)和錯誤原因。

在自動和手動測試過程中，通過軟件內(nèi)部輪詢的方式，對各信號的測試類型、輸入/輸出方式、測試要求進(jìn)行分析，并控制PCI板卡做出相應(yīng)的操作。測試過程中，多線程程序同時(shí)運(yùn)行測試、數(shù)據(jù)錄取和波形顯示功能，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前信號的狀態(tài)變化波形。更加直觀的反應(yīng)出測試中所出現(xiàn)的問題。

4 結(jié)束語

文中以投放裝置測試儀的通用性設(shè)計(jì)為背景，詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)的通用性設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方法。本設(shè)計(jì)采用了層次化、流程化、測試過程和硬件資源可配置化的通用性思想，實(shí)現(xiàn)了測試儀對多種測試對象的通用性設(shè)計(jì)。通用性測試設(shè)備降低了硬件資源的浪費(fèi)和研制費(fèi)用，在產(chǎn)品更新?lián)Q代的情況下，相比傳統(tǒng)的專用測試設(shè)備，本系統(tǒng)能夠滿足多種測試對象的測試要求。在當(dāng)今武器裝備不斷發(fā)展和更新?lián)Q代的今天，通用性測試設(shè)備的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有著重要的意義。

[1]張毅剛.自動測試系統(tǒng)[M].北京:人民郵電出版社，2001.

[2]蔚保國，李雋，易卿武.衛(wèi)星地面站通用化自動測試系統(tǒng)的研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2006，34（5）:28-33.WEI Bao-guo，LI Jun，YI Qing-wu.The research and realization of generalized ATS for satellite ground station[J].Modern Defence Technology，2006，34（5）:28-33.

[3]穆阿華，史賢俊，周邵磊.導(dǎo)彈通用化測試系統(tǒng)自檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈控制技術(shù)，2004（2）:43-46.MU A-hua，SHI Xian-jun，ZHOU Shao-lei.Using IVI technology to develop intelligent virtual instrument driver[J].Control Technology of Tactical Missile，2004（2）:43-46.

[4]David J K.Visual C++6.0技術(shù)內(nèi)幕[M].潘愛民，王國印，譯.北京:清華大學(xué)出版社，1999.

[5]孫鑫，余安萍.VC++深入詳解[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[6]范群.產(chǎn)品通用化測試系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2008，36（8）:54-57.FAN Qun.Research and realization of general testing system for a product[J].Computer and Digital Engineering，2008， 36（8）:54-57.

[7]張默涵，毛辰.現(xiàn)場變壓器空載試驗(yàn)的精確測試方法研究[J].陜西電力，2009（10）:54-57.ZHANG Mo-han，MAO Chen.Research on accurate measuring method for transformer no-load field test[J].Shaanxi Electric Power，2009（10）:54-57.