胡俊鋒

摘 要：為了驗證傳感網(wǎng)信號接口與信號接口標(biāo)準(zhǔn)的一致性，設(shè)計了基于Web的傳感網(wǎng)信號接口一致性測試系統(tǒng)，能夠測試傳感器節(jié)點上面的電壓接口、電流接口、電阻接口、頻率接口等。通過搭建傳感網(wǎng)信號接口一致性測試平臺，以電壓信號接口為例說明信號接口測試過程和結(jié)果分析，表明所設(shè)計的測試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)傳感網(wǎng)信號接口一致性測試。

關(guān)鍵詞：傳感網(wǎng)；信號接口；一致性；Web

中圖分類號：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）04-00-03

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)從技術(shù)的角度又稱為傳感網(wǎng)，其涵蓋了感知層、網(wǎng)絡(luò)層到應(yīng)用層在內(nèi)的各種產(chǎn)品、系統(tǒng)和行業(yè)應(yīng)用方案，所以相應(yīng)的測試范疇很廣。根據(jù)各層特點和產(chǎn)品特性，傳感器網(wǎng)絡(luò)涉及到的測試包括了通用性能測試，標(biāo)準(zhǔn)一致性測試和典型行業(yè)應(yīng)用測試。而傳感網(wǎng)信號接口一致性測試就屬于其中的標(biāo)準(zhǔn)一致性測試[1-4]。

全國性技術(shù)組織傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組（WGSN）于2008年12月成立了接口項目組，對傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點輸入輸出接口的連接約束等做出規(guī)范，制定統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)《傳感器網(wǎng)絡(luò) 接口 信號接口規(guī)范》[5]。由于大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)者并不參與到信號接口標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，所以信號接口標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)者對于同一信號接口標(biāo)準(zhǔn)的不同理解以及實現(xiàn)過程中的主觀因素，都將導(dǎo)致相同標(biāo)準(zhǔn)的不同實現(xiàn)。所以，需要對信號接口標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)進(jìn)行相關(guān)測試，確?；趥鞲芯W(wǎng)信號接口標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。因此，執(zhí)行傳感網(wǎng)信號接口一致性測試成為了傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用發(fā)展的重要環(huán)節(jié)和必要步驟。

1 信號接口測試系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

針對傳感網(wǎng)信號接口標(biāo)準(zhǔn)和給出的接口測試方法，本文設(shè)計了一個基于Web的傳感網(wǎng)信號接口一致性測試系統(tǒng)[6-10]。信號接口測試的架構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)能夠測試和檢驗傳感網(wǎng)信號接口與信號接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的一致性，測試傳感器節(jié)點能否實現(xiàn)傳感器互換和即插即用功能，完成各種類型傳感器以統(tǒng)一的信號接口標(biāo)準(zhǔn)接入網(wǎng)絡(luò)。

整個測試平臺的硬件設(shè)備包括測試服務(wù)器、測試路由器、測試信號源、被測傳感器節(jié)點（可外接傳感器/信號源）。除了測試服務(wù)器以外，其余設(shè)備均采用TI公司的CC2530射頻芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線收發(fā)模塊，CC2530是一款符合IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可工作在ISM頻段為2.4 GHz的射頻系統(tǒng)芯片可滿足工作要求。測試路由器主控芯片為LM3S9862，具有高性能的Cortex-M3內(nèi)核和10/100M以太網(wǎng)接口。測試信號源為常用的波形發(fā)生器、直流電壓源、直流電流源。

2 信號接口測試軟件設(shè)計

基于上述測試架構(gòu)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示，測試軟件中接口文件驗證模塊對被測設(shè)備提交的信號接口表述文件進(jìn)行驗證后，如果符合信號接口標(biāo)準(zhǔn)要求，測試軟件則調(diào)用XML解析器對表述文件進(jìn)行解析，得到被測節(jié)點所支持的傳感器類型以及所涉及的相關(guān)電氣參數(shù)。然后將測試信號源按照表述信息接入傳感節(jié)點。

3 信號接口測試系統(tǒng)實現(xiàn)

測試系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)主要是測試界面的設(shè)計，測試頁面是測試者與測試系統(tǒng)的信息交換窗口，本系統(tǒng)提供一個友好的圖形操作界面，設(shè)計的交互界面如圖3所示。

在執(zhí)行信號接口測試案例之前，需要先對被測節(jié)點提供的基于XML格式的信號表述文件進(jìn)行驗證，查看各類型的信號接口文件的格式和內(nèi)容是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。如若符合，頁面上將顯示解析后的節(jié)點所支持的信號類型和電氣參數(shù)等信息，然后將標(biāo)準(zhǔn)的傳感器按照指定接入方式接入到傳感節(jié)點上。通過在測試案例信息區(qū)域選擇所要進(jìn)行的測試案例，點擊啟動測試，開始依次執(zhí)行選中的測試案例。當(dāng)前測試案例信息中顯示了每個測試案例的案例名稱、測試案例描述、起止時間、測試狀態(tài)和測試判決。頁面下方區(qū)域則顯示了每個測試案例的具體執(zhí)行過程。

4 電壓信號接口測試及結(jié)果分析

（1）一致性要求：為了實現(xiàn)電壓型傳感器互換和即插即用的功能，要求被測節(jié)點提供符合接口規(guī)范要求的信號表述文件，并且能夠支持電壓型信號及其相關(guān)電氣參數(shù)的輸入。

（2）測試目的：驗證被測節(jié)點是否按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的格式和內(nèi)容提供電壓型信號接口表述文件，以及能否支持該類型信號的輸入。

（3）測試過程：

Step1：用戶通過遠(yuǎn)程訪問測試服務(wù)器，提交被測設(shè)備的信號接口表述文件；

Step2：測試服務(wù)器調(diào)用文件驗證接口、對基于XML文件格式的信號接口進(jìn)行驗證，查看其是否符合接口標(biāo)準(zhǔn)定義的信號接口相關(guān)參數(shù)的內(nèi)容與格式；

Step3：讀取所提供的信號表述文件，解析出被測節(jié)點支持的電壓型傳感器及其相關(guān)電氣性能參數(shù)，并存儲相關(guān)信息，將測試信號源的電壓型信號源接入傳感節(jié)點的電壓型通道上，準(zhǔn)備執(zhí)行測試；

Step4：測試執(zhí)行模塊發(fā)送UTA命令，調(diào)用IUT接口發(fā)布一條讀取該通道上的傳感器數(shù)據(jù)的請求報文，通過測試網(wǎng)關(guān)發(fā)送被測傳感節(jié)點設(shè)備；

Step5：傳感器節(jié)點接收到信號后，將相應(yīng)通道上傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)并上傳至服務(wù)器；

Step6：服務(wù)器中的測試模塊接收到含有通道號的數(shù)據(jù)報文，分析該通道號對應(yīng)的通道類型是否為電壓型，同時，驗證接收到的數(shù)據(jù)報文的特定字段是否為有效數(shù)據(jù)，即得到傳感數(shù)據(jù)是否在傳感器感知物理量的范圍內(nèi)，如若類型一致并且接收到有效數(shù)據(jù)，則測試通過，否則，測試不通過。

（4）測試結(jié)果

電壓型信號測試的測試案例執(zhí)行結(jié)果如圖4所示。

進(jìn)入測試配置頁面，待電壓型信號接口描述文件上傳至服務(wù)器之后，存儲在指定路徑中，對其進(jìn)行驗證，驗證結(jié)果如圖4（a）所示，表示該信號接口表述文件符合傳感器網(wǎng)絡(luò)信號接口標(biāo)準(zhǔn)。點擊查看后，該文件以層級結(jié)構(gòu)顯示出來，可知被測節(jié)點支持0～5 V電壓型信號，阻抗匹配為5 Ω，電壓信號形式“0”表示共模，接地方式“0”表示單端參考接地線。根據(jù)之前獲得的通道參數(shù)信息可知01通道為電壓型通道，因此在01通道上配置電壓型傳感器，然后選擇電壓信號測試，開始執(zhí)行測試。下發(fā)測試命令給節(jié)點，節(jié)點返回傳感數(shù)據(jù)信息的報文，0x51為通道標(biāo)識，01為通道號，0xA4為數(shù)據(jù)類型標(biāo)識，0x08為數(shù)據(jù)類型，表示32位浮點型，0x43 0xC8 0x00 0x00為傳感數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制為400，在所測物理量范圍之內(nèi)，所以為有效數(shù)據(jù)，因此電壓型信號測試?yán)慌袥Q成功。

5 結(jié) 語

本文設(shè)計的傳感網(wǎng)信號接口一致性測試系統(tǒng)可以測試信號接口的標(biāo)準(zhǔn)一致性，測試過程人工操作較少，基本實現(xiàn)可視化、自動化，測試范圍廣，基本覆蓋了常見的物理信號，為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實施和應(yīng)用提供強有力的測試服務(wù)，通過驗證傳感器節(jié)點相關(guān)產(chǎn)品與對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的符合性，提高產(chǎn)品兼容性，有利于快速推廣標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品和系統(tǒng)應(yīng)用。

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