萬欣宇　李曉東

（中航工業(yè)西安計算技術(shù)研究所，陜西　西安　710068）

信息處理機綜合測試設(shè)備的設(shè)計與實現(xiàn)

萬欣宇李曉東

（中航工業(yè)西安計算技術(shù)研究所，陜西西安710068）

在機載計算機設(shè)備的研發(fā)周期中，測試是其中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。為了提高測試的自動化程度，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于PXI的信息處理機綜合測試設(shè)備。該設(shè)備使用虛擬儀器技術(shù)搭建了仿真平臺，使用Python腳本進行測試程序的編寫。實踐表明，使用PXI虛擬儀器架構(gòu)和LabWindows/CVI仿真軟件開發(fā)環(huán)境進行仿真平臺的搭建，結(jié)合Python測試腳本，有效地提升了測試的自動化程度和效率，并提高了設(shè)備的可配置化程度。

信息處理機自動測試PXI Python

1　引言

民用航空電子系統(tǒng)研發(fā)成本和研發(fā)周期的降低，除了依賴機載產(chǎn)品技術(shù)本身的提高和開發(fā)過程的約束，對測試驗證設(shè)備也提出了很高的要求。在法國的圖盧茲，存在著數(shù)家機載產(chǎn)品和系統(tǒng)的測試設(shè)備供應(yīng)商，他們?yōu)榭湛湍酥寥虻臋C載產(chǎn)品提供服務(wù)。在民航領(lǐng)域，測試設(shè)備水平很大程度上反映著民航型號的水平，測試驗證的水平和機載產(chǎn)品的技術(shù)是相輔相成、相互促進的關(guān)系。

信息系統(tǒng)作為民機上出現(xiàn)較晚的一個系統(tǒng)，其自身及其子系統(tǒng)的測試設(shè)備的發(fā)展也起步較晚。本文針對信息系統(tǒng)的子設(shè)備信息處理機，設(shè)計了一種基于PXI模塊化儀器的綜合測試設(shè)備，其中包含了信息處理機的激勵軟件和自動測試腳本。綜合測試設(shè)備不僅能夠隨時對信息處理機的單個測試項進行測試，而且能夠通過自動測試腳本進行自動測試，較大地提高了信息處理機的測試效率。

2　信息處理機綜合測試設(shè)備架構(gòu)設(shè)計

信息處理機綜合測試設(shè)備采用了標準機架式設(shè)備，由PXI接口箱（含多種接口卡）、KVM、以太網(wǎng)交換機、接口轉(zhuǎn)接箱和測試電纜組成。如圖1所示。

圖1　信息處理機測試設(shè)備構(gòu)成圖

綜合測試設(shè)備的架構(gòu)保證了能在信息處理機的集成過程中持續(xù)地對其進行模塊級和整機級的測試，主要基于以下2點：

（1）靈活的硬件接口：進行模塊級調(diào)試時，直接使用相應(yīng)接口卡上的通用連接器；進行整機級測試時，通過接口轉(zhuǎn)接箱連接整機的專用連接器；

（2）綜合測試設(shè)備可以在當前硬件配置的條件下，通過開發(fā)不同的軟件和腳本來滿足不同的測試需求，減少冗余工作增加的成本，提高調(diào)試/測試效率。

3　硬件設(shè)計

基于PXI的綜合測試設(shè)備采用了NI的PXI機箱和控制器，通信板卡選用國內(nèi)外公司的貨架產(chǎn)品，增加了平臺的通用性和穩(wěn)定性，減少了非貨架產(chǎn)品的調(diào)試和排故成本。用戶可根據(jù)實際情況對各個板卡進行配置，保證系統(tǒng)的靈活性。此外，系統(tǒng)還預(yù)留了PXI插槽［1］，提供了一定的可擴展空間［2］。

3.1PXI控制計算機

PXI控制計算機是綜合測試設(shè)備的核心，由PXI機箱、總控制器板卡和PXI板卡3部分構(gòu)成。綜合考慮通用性和擴展性的要求，機箱選用了18槽3U PXI標準機箱PXIe-1075，槽位留有余量；控制器選用了PXIe-8135零槽嵌入式控制器，配合KVM；編程語言選擇了NI的LabWindows/CVI進行功能仿真程序的開發(fā)。系統(tǒng)各功能板卡配置如下：

（1）PXIe-6220模擬量卡：該板卡提供16路模擬量輸入/輸出，通過輸出模擬量信息作為信息處理機的狀態(tài)輸入，用于模擬飛機的飛行狀態(tài)；

（2）方元明PCI-88 ARINC 429仿真卡：該板卡提供了8路收/發(fā)的ARINC 429數(shù)據(jù)通路，用于模擬航電系統(tǒng)與信息處理機之間的ARINC 429數(shù)據(jù)通信；

（3）PC-ES AFDX端系統(tǒng)子卡：板卡提供了2路冗余的AFDX數(shù)據(jù)通路，用于模擬航電系統(tǒng)與信息處理機之間的AFDX數(shù)據(jù)通信。

3.2線纜轉(zhuǎn)接箱

線纜轉(zhuǎn)接箱不僅具備了接口轉(zhuǎn)接的功能，還集成了信號調(diào)理的功能，主要功能如下：

（1）將PXI板卡的通用接口轉(zhuǎn)換成信息處理機電纜使用的專用接口；

（2）對PXIe-6220模擬量卡的輸出信號進行調(diào)理，調(diào)理到信息處理機要求的范圍內(nèi)；

（3）通過（按鈕）開關(guān)實時控制每個模擬量的通斷；

（4）通過（按鈕）開關(guān)實時控制信息處理機的上下電。線纜轉(zhuǎn)接箱是信息處理機整機級測試時不可或缺的一部分。

3.3其它設(shè)計

綜合測試設(shè)備各個部件均采用標準機架式設(shè)備。數(shù)字化顯示的電壓表和電流表保證了操作人員可以實時監(jiān)控到設(shè)備的加電狀態(tài)；一體化的KVM減小了設(shè)備的規(guī)模和重量，增加了便攜性。

4　軟件設(shè)計

4.1軟件功能介紹

軟件分為外圍仿真軟件和測試腳本2部分。

（1）外圍仿真軟件：外圍仿真軟件模擬了與信息處理機交聯(lián)的外部接口和功能邏輯，為信息處理機提供了ARINC 429 和AFDX的航電總線數(shù)據(jù)激勵，與信息處理機合起來構(gòu)成了一套完整的功能邏輯，為信息處理機的測試提供了保障；

（2）測試腳本：測試腳本根據(jù)信息處理機的需求進行編寫，一套完整的測試程序由一個總控腳本將完成各個單獨功能的測試腳本連接起來，進行自動（或半自動）測試。

4.2軟件架構(gòu)

綜合測試設(shè)備的軟件架構(gòu)如圖2所示。

圖2　軟件架構(gòu)圖

所有軟件的開發(fā)均在Windows XP上進行。外圍仿真軟件開發(fā)環(huán)境為NI LabWindows/CVI［3］，數(shù)據(jù)庫部分使用SQLite 3，數(shù)據(jù)采集板卡驅(qū)動軟件為NI DAQmx8.5；測試腳本使用Python 2.7進行開發(fā)和運行。

4.3外圍仿真軟件功能模塊

外圍仿真軟件的功能模塊主要分為主控模塊、仿真模型管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和自檢模塊。

（1）主控模塊：主控模塊提供了軟件的總控操作界面，用于對軟件其它功能模塊進行操作和調(diào)用；

（2）仿真模型管理模塊：仿真模型數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容是信息處理機外圍交聯(lián)設(shè)備的功能邏輯仿真。仿真模型管理模塊通過調(diào)用這些仿真模型，實現(xiàn)與信息處理機的通信和交互；

（3）數(shù)據(jù)管理模塊：航電數(shù)據(jù)庫存儲著與信息處理機外部接口相關(guān)的所有ICD數(shù)據(jù)，為綜合測試設(shè)備的仿真模型提供數(shù)據(jù)支持；

（4）自檢模塊：自檢模塊提供綜合測試設(shè)備上電后的自檢功能，為測試工作的順利進行提供了支持。

4.4軟件實現(xiàn)

（1）外圍仿真軟件：外圍仿真軟件的操作界面按照功能對顯示區(qū)域和操作區(qū)域進行了劃分，分為總線選擇、通道選擇、ICD操作、如圖3所示。試驗人員通過操作外圍仿真軟件為測試提供所需要的外部激勵，主要包含ARINC 429、以太網(wǎng)、AFDX和模擬量的測試數(shù)據(jù)［4］。

圖3　外圍仿真軟件功能示意圖

（2）測試腳本：在外部激勵數(shù)據(jù)具備的條件下，測試依靠一系列的測試腳本來完成。腳本主要完成了測試請求的發(fā)送、測試響應(yīng)的接收、結(jié)果比較和判斷的功能，最終實現(xiàn)測試結(jié)果的顯示和統(tǒng)計。

5　結(jié)果比較

信息綜合處理機綜合測試設(shè)備的使用，較以往的純手工測試流程相比，提高了測試的自動化程度，減少了測試過程中的人力成本，減輕了測試操作和結(jié)果記錄的負擔，顯著縮短了一次測試所花費的時間。表1從五個方面比較了兩種測試流程。

表1　測試數(shù)據(jù)比較

6　結(jié)束語

較以往的手動測試相比，使用綜合測試設(shè)備對信息處理機進行半自動化測試后顯著縮短了測試時間，提高了測試效率。由于測試腳本能夠自動地順序執(zhí)行，完整地執(zhí)行一遍測試程序從之前的“4小時·3人”縮短至“40分鐘·2人”，大量節(jié)省了人工操作測試項目和測試數(shù)據(jù)記錄的時間花費。平臺還為日后的擴展進行了預(yù)留，能夠適應(yīng)后續(xù)功能需求的變化和增加。

下階段的目標是將半自動的測試腳本完善為全自動，并支持自動生成測試報告，以適應(yīng)長時間周期性的環(huán)境試驗測試要求。

［1］張福生，陳莉新，景旭貞.基于PXI模塊化儀器的載人航天器自動測試等效器系統(tǒng)設(shè)計［J］.計算機測量與控制，2014.22 （6）：1667-1669.

［2］劉菊紅，袁紅艷.飛機飛行控制系統(tǒng)仿真平臺建設(shè)［J］.測控技術(shù)，2013.32（3）：135-137.

［3］王建新，楊世鳳，隋美麗.LabWindows/CVI虛擬儀器測試技術(shù)及工程應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［4］王凱，劉濤，周德新.航電設(shè)備運行環(huán)境動態(tài)模擬系統(tǒng)設(shè)計方法研究［J］.計算機測量與控制，2011.22（4）：1303-1306.

Design and Implementation of Integrated Testing Equipment of Information Processing Computer

WAN Xin-yu，LI Xiao-dong
（Aeronautics Computing Technique Research Institute，Xi’an Shanxi 710068，China）

Testing is one of the indispensable links in the onboard computer equipment development cycle.We design and implement a comprehensive test equipment based on PXI in order to increase the degree of automatic testing.The device uses the virtual instrument technology to build a simulation platform，and uses Python to write test procedures.The practice shows that the establishment of simulation platform by PXI virtual instrument architecture，Lab Windows/CVI simulation software and Python test scripts can effectively improve the automation and efficiency of test and make the equipment configurable.

Information Processing Computer；Automatic Test；PXI；Python

TP391

A

1008-1739（2015）11-68-3

定稿日期：2015-05-12