【摘要】洗衣機智能控制器是洗衣機的最重要的部件，其質(zhì)量在競爭中至關(guān)重要，因此，對新研制的控制器必須在確認(rèn)其邏輯功能正確性以后，才能投入生產(chǎn)。本文提出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的自動化測試系統(tǒng)。洗衣機控制器計算機輔助測試系統(tǒng)由PC機完成測試命令輸入，經(jīng)自動化測試系統(tǒng)軟件處理后發(fā)送控制命令，由信號采集板驅(qū)動控制器運行；同時，由信號采集板采集控制器輸出的對外設(shè)的控制信息，上傳至PC機，經(jīng)軟件系統(tǒng)處理后由PC機進(jìn)行顯示、分析。

【關(guān)鍵詞】洗衣機控制器；自動測試；虛擬儀器

隨著洗衣機制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，制造企業(yè)為了應(yīng)付激烈的競爭，不斷推出新產(chǎn)品，控制器作為其功能控制中心，它的功能設(shè)計變得越來越復(fù)雜，同時，它的功能控制邏輯是否正確，其嵌入式系統(tǒng)運行是否正常，成為了判斷產(chǎn)品的質(zhì)量好壞至關(guān)重要的標(biāo)準(zhǔn)。制造廠商在推出新產(chǎn)品前，為保障其產(chǎn)品質(zhì)量，必須對智能家電產(chǎn)品進(jìn)行全面、嚴(yán)格的性能測試已避免造成巨大損失，其中控制器測試是最主要的部分。智能控制器輔助測試技術(shù)應(yīng)運而生。

洗衣機控制器輔助測試系統(tǒng)要實現(xiàn)自動化、多功能、可擴展性強、靈活、易用、維護(hù)成本低、價格便宜等優(yōu)點，在設(shè)計時應(yīng)該采用虛擬儀器技術(shù)的設(shè)計思想進(jìn)行開發(fā)。洗衣機控制器輔助測試系統(tǒng)由PC機和信號采集板構(gòu)成其硬件平臺，不再使用其它測試儀器。

一、洗衣機智能控制器測試系統(tǒng)需求分析

考慮到洗衣機控制器的高頻控制信號并不多，而且測試系統(tǒng)要求使用和維護(hù)簡單，選用Windows作為本嵌入式仿真測試系統(tǒng)的操作系統(tǒng)平臺便于測試者學(xué)習(xí)和使用。因為Windows并不是一個實時操作系統(tǒng)，因此不可能對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采樣分析，分析過程只能放到測試結(jié)束后。對于低頻系統(tǒng)（KHz以下），系統(tǒng)可以設(shè)計測試腳本，然后測試時根據(jù)被測控制器的輸出信號實時生成測試用例；同時記錄測試結(jié)果，以供測試結(jié)束后分析。對于高頻系統(tǒng)，系統(tǒng)將不可能實時生成測試用例，只能將預(yù)先設(shè)計的波形灌入被測控制器的輸入端。家電控制器的控制信號屬于低頻信號，因此足以滿足要求。系統(tǒng)要對洗衣機控制器進(jìn)行自動、實時的黑盒測試，要實現(xiàn)測試的實用性、靈活性和人性化，在測試模式設(shè)計上需要采用以下兩種測試模式：隨機測試和大綱測試。

隨機測試定義為：系統(tǒng)軟件模擬洗衣機控制設(shè)備的界面和按鍵操作（即對洗衣機控制面板的仿真），向目標(biāo)控制器（控制板）輸入電平控制信號和環(huán)境輸入信號或脈沖控制信號和環(huán)境輸入信號，驅(qū)動控制器運行；在控制器運行過程中，采集控制器輸出端電平信號、脈沖信號、模擬信號以及少量非電量模擬信號等狀態(tài)信號，對其進(jìn)行顯示、記錄，以便于分析查錯。

大綱測試定義為：采用測試大綱輸入模塊編輯的控制器測試大綱，經(jīng)解釋后自動生成連續(xù)的控制器測試控制信號，結(jié)合傳感器輸入信號，用于驅(qū)動控制器執(zhí)行；在控制器運行過程中，采集控制器輸出端電平信號、脈沖信號、模擬信號等狀態(tài)信號并進(jìn)行連續(xù)的測試全過程的顯示、紀(jì)錄，以便于分析查錯。

兩種測試模式的的區(qū)別在于：前者是單步測試，后者是自動、連續(xù)測試；測試命令輸入方式前者采用設(shè)備仿真按鍵輸入方式，后者采用腳本語言編輯輸入方式或測試方案文件輸入方式；前者測試任務(wù)只能按時間序列順序執(zhí)行，后者測試任務(wù)既可以采用順序執(zhí)行，又可以判斷執(zhí)行和循環(huán)執(zhí)行。大綱測試可視作自動的連續(xù)執(zhí)行多項隨機測試。大綱測試是洗衣機控制器輔助測試系統(tǒng)自動化測試的標(biāo)志。

跟據(jù)這兩種測試方式，洗衣機控制器輔助測試系統(tǒng)因具有以下功能：

a.測試工程管理

b.測試環(huán)境設(shè)置

c.測試方案錄入

d.測試執(zhí)行控制

e.外部設(shè)備仿真

f.測試數(shù)據(jù)顯示保存

g.測試結(jié)果分析輸出

二、洗衣機控制器輔助測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

洗衣機控制器輔助測試系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件系統(tǒng)包括PC機和信號采集板兩大部分，軟件系統(tǒng)包括基于PC機的軟件系統(tǒng)和基于信號采集板的軟件系統(tǒng)。PC機和基于PC機的軟件系統(tǒng)合稱上位機，信號采集板和基于信號采集板的軟件系統(tǒng)合稱下位機。上位機程序完成測試控制，控制器狀態(tài)顯示、存儲和分析；而下位機程序主要完成被測目標(biāo)控制器的驅(qū)動和狀態(tài)信息的采集。

1.洗衣機控制器輔助測試軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

輔助測試軟件系統(tǒng)采用虛擬儀器的層次體系結(jié)構(gòu)，并針對智能家電行業(yè)的具體應(yīng)用，進(jìn)行了更加詳細(xì)、有針對性的設(shè)計。其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)層次化體系結(jié)構(gòu)，輔助測試軟件系統(tǒng)工作流程可簡單描述為兩個過程：

①自上而下的控制過程

測試人員明確測試任務(wù)和項目后，選擇已有的測試用例或輸入新測試用例。測試用例由數(shù)據(jù)庫保存和組織，程序調(diào)用測試用例，生成洗衣機控制器的命令，通過采集卡控制控制洗衣機控制器狀態(tài)改變。

②自下而上的控制器狀態(tài)采集過程

采集卡采集到的控制器狀態(tài)信息，轉(zhuǎn)換成符合控制器規(guī)定格式的狀態(tài)信息編碼數(shù)據(jù)，將其實時顯示并保存在數(shù)據(jù)庫中。程序從數(shù)據(jù)庫中讀取采樣數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析處理后，以文字、圖形化方式顯示目標(biāo)控制器的狀態(tài)信息。

輔助測試軟件系統(tǒng)各功能層之間是相對獨立的，對信息的處理過程相互間是完全透明的，上層只調(diào)用直接下層功能，下層只對直接上層提供服務(wù)，交互只有通過層間接口實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)便于功能的擴展，且易于維護(hù)和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，使得輔助測試系統(tǒng)具有良好的通用性。

2.測試系統(tǒng)平臺設(shè)計

洗衣機控制器的輸入信號為：按鍵輸入信號（視控制器型號的不同由1個到10多個不等）；門開關(guān)控制信號；安全開關(guān)控制信號；水位開關(guān)控制信號等，一般為電平信號和或脈沖信號，電壓范圍0～5VDC。

洗衣機控制器的輸出主要是交流電，測試系統(tǒng)以檢測控制器主芯片或驅(qū)動電路的輸出為主，即檢測加在繼電器線圈或開關(guān)器件控制端上的電壓，電壓范圍為0～5VDC。采集控制器的輸出信號：洗滌電機驅(qū)動信號；進(jìn)水閥驅(qū)動信號；排水閥驅(qū)動信號等。

測試系統(tǒng)選用工控機做主控計算機，可以保證測試系統(tǒng)硬件的可靠性要求。選用輸入/輸出卡來實現(xiàn)信號仿真平臺，控制器所需要的輸入信號由測試系統(tǒng)軟件產(chǎn)生并通過輸出板卡（模擬/數(shù)字量）提供?？刂破鞯妮敵鲂盘柾ㄟ^輸入卡（模擬/數(shù)字量）進(jìn)入測試系統(tǒng)，被測試系統(tǒng)的軟件接收并處理。一般產(chǎn)品的更新比較快，新產(chǎn)品會增加一些新功能或者在參數(shù)方面有所改進(jìn)，為了能適應(yīng)將來新產(chǎn)品的測試，在測試系統(tǒng)設(shè)計時將預(yù)留一些端口，便于以后擴展輸入、輸出端口，即在產(chǎn)品功能增加后也能實現(xiàn)相應(yīng)的測試程序。

3.洗衣機控制器測試中輔助測試軟件系統(tǒng)概述

本測試系統(tǒng)的基本任務(wù)是完成控制器的軟件測試。整個測試系統(tǒng)軟件分成多個模塊來進(jìn)行設(shè)計（如初始化模塊、測試用例生成模塊等）。測試程序啟動后可以進(jìn)行測試也可以將測試結(jié)果進(jìn)行查詢，在進(jìn)行軟件測試時，可以使用已經(jīng)建立好的測試用例（基本測試用例或組合測試用例，保存在數(shù)據(jù)庫中），也可以直接進(jìn)行手動測試。測試結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)庫中同時可以進(jìn)行測試結(jié)果的顯示，并進(jìn)行一些簡單判斷和基本參數(shù)的計算。

進(jìn)行測試任務(wù)時，首先需要有測試用例，由于控制器的型號關(guān)系到歷史數(shù)據(jù)庫的處理及I/O口的分配問題，當(dāng)確定控制器的型號及I/O定義后，程序?qū)⒔o出相應(yīng)的控制面板和程序界面。用戶可以從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用已有的測試用例，或創(chuàng)建新的測試用例，或在測試過程中調(diào)整激勵信號。測試用例進(jìn)行合法性判定后登記入數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行初始化工作（包括數(shù)據(jù)庫，及板卡）。測試用例確定后程序進(jìn)入測試，并可在測試進(jìn)程中顯示控制器的輸入和采樣輸出數(shù)據(jù)，可保證測試的實時性。測試過程結(jié)束后，通過測試數(shù)據(jù)分析模塊的處理，分析出洗衣機在測試過程中出現(xiàn)的各種狀態(tài)（進(jìn)水、洗衣、排水、脫水等）以及持續(xù)時間，計算出洗衣的水流周期等，并顯示。

I/O口的數(shù)據(jù)為開關(guān)量。對控制器的輸入信號，各個通道的開關(guān)量將同步的轉(zhuǎn)換電平。而采樣信號則按各自通道信號的特點以一定的頻率采樣，一般情況下將同步采樣。為了節(jié)約空間，對于開關(guān)量只記錄開始的電平值和電平變化的時間。

三、結(jié)語

控制器軟件自動測試系統(tǒng)將用戶的人工測試提升到計算機自動測試，并自動記錄測試結(jié)果，及時分析出被測軟件的設(shè)計錯誤，并把測試結(jié)果反饋給控制器軟件設(shè)計工程師以供改進(jìn)。由于測試過程都記錄在數(shù)據(jù)庫中，也便于跟蹤軟件開發(fā)過程，便于測試資源的管理和維護(hù)。

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