崔翹楚+魏長(zhǎng)安

摘 要： 針對(duì)國(guó)內(nèi)外復(fù)雜電子設(shè)備的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)開(kāi)放性差、遠(yuǎn)程測(cè)試保障能力欠缺、測(cè)試效率較低等問(wèn)題，提出一種自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)方法。該平臺(tái)以信息化體系結(jié)構(gòu)中間件為核心，實(shí)現(xiàn)分布式的資源應(yīng)用之間的信息交互，并為信息交互提供數(shù)據(jù)的安全性保障；同時(shí)該軟件平臺(tái)以Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為支撐，更加有效地組織管理歷史測(cè)試數(shù)據(jù)以及復(fù)雜電子設(shè)備的各類(lèi)綜合保障信息。利用此開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可通過(guò)資源應(yīng)用快速構(gòu)建集多節(jié)點(diǎn)并行測(cè)試、故障診斷、維修保障等于一體的ATE軟件，不僅可以縮短ATE軟件研發(fā)時(shí)間，降低ATE軟件的研發(fā)成本，還可以提高測(cè)試效率及保障能力。

關(guān)鍵詞： 信息化體系結(jié)構(gòu)； 自動(dòng)測(cè)試； 故障診斷； 復(fù)雜電子信息系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN958?34； TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）22?0029?05

0 引 言

我國(guó)現(xiàn)在的復(fù)雜電子系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在汽車(chē)、醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，由于電子系統(tǒng)種類(lèi)不斷增多，電子系統(tǒng)集成不斷加大，傳統(tǒng)的ATE已經(jīng)難以滿足當(dāng)今電子系統(tǒng)快速發(fā)展的客觀需求，主要不足在于： 測(cè)試數(shù)據(jù)的開(kāi)放性差、遠(yuǎn)程測(cè)試與保障能力低、測(cè)試效率低、并行測(cè)試能力欠缺、針對(duì)不同型號(hào)電子設(shè)備系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)成本高[1]。

測(cè)試集成環(huán)境（Testing Integrated Architecture，TIA）是一種將分布式交互仿真體系結(jié)構(gòu)[2?3]應(yīng)用于測(cè)試領(lǐng)域的開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)。TIA中間件[4]能夠?qū)崿F(xiàn)分布式資源應(yīng)用之間的信息交互，并為信息交互提供數(shù)據(jù)的安全性保障。測(cè)試集成環(huán)境TIA可以通過(guò)添加資源應(yīng)用的方式快速構(gòu)建ATE方案，通過(guò)配置對(duì)象模型、實(shí)體及發(fā)布訂閱關(guān)系可針對(duì)不同的UUT型號(hào)快速配置資源應(yīng)用之間的信息交互格式，通過(guò)ATE軟件資源的應(yīng)用框架快速配置UUT基本信息、測(cè)試方案及故障診斷專(zhuān)家?guī)臁?/p>

1 基于TIA的ATE軟件架構(gòu)

圖1為基于TIA的信息化體系結(jié)構(gòu)ATE軟件架構(gòu)的示意圖。圖1中，TIA軟件框架由資源應(yīng)用（組件）、公共設(shè)施和基礎(chǔ)工具3部分構(gòu)成。

資源應(yīng)用是組成測(cè)試方案的基本單位，能夠在測(cè)試過(guò)程中執(zhí)行相應(yīng)的功能。用戶(hù)可以通過(guò)使用資源應(yīng)用的框架快速配置UUT基本信息、測(cè)試流程、診斷專(zhuān)家?guī)斓刃畔?。方案的運(yùn)行則依托于中間件，中間件是一個(gè)支持建立可互操作的實(shí)時(shí)分布式應(yīng)用的分布對(duì)象計(jì)算中間件，即分布式的資源應(yīng)用之間可以依托于中間件進(jìn)行發(fā)布訂閱，以實(shí)現(xiàn)信息交互，并為信息交互提供數(shù)據(jù)的安全性保障。發(fā)布訂閱的數(shù)據(jù)格式為SDO數(shù)據(jù)包。SDO數(shù)據(jù)包[5]用于一個(gè)資源應(yīng)用到多個(gè)資源應(yīng)用或一個(gè)資源應(yīng)用到一個(gè)資源應(yīng)用之間的信息交互。它們是在 TIA元對(duì)象模型中實(shí)例化的，包括的屬性有實(shí)體名稱(chēng)、實(shí)體ID、對(duì)象模型類(lèi)型、訂購(gòu)發(fā)布屬性和流本身。流由多個(gè)“幀”組成，可以有許多類(lèi)型的幀與單個(gè)流關(guān)聯(lián)。因此發(fā)布訂閱雙方的資源應(yīng)用都必須具有相同的對(duì)象模型才可以實(shí)現(xiàn)SDO數(shù)據(jù)包的傳遞。

公共設(shè)施是為實(shí)現(xiàn)TIA應(yīng)用快速建立奠定基礎(chǔ)的軟件子系統(tǒng)，包含中間件、資源倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)檔案。資源倉(cāng)庫(kù)[6]負(fù)責(zé)存儲(chǔ)對(duì)象模型及資源相關(guān)信息，數(shù)據(jù)檔案[7]負(fù)責(zé)存儲(chǔ)與測(cè)試系統(tǒng)相關(guān)的方案信息。

基礎(chǔ)工具負(fù)責(zé)管理TIA公共設(shè)施和資源應(yīng)用。信息化體系結(jié)構(gòu)ATE軟件主要具有如下資源應(yīng)用：

（1） 虛擬UUT資源應(yīng)用是信息化體系結(jié)構(gòu)ATE軟件的核心資源應(yīng)用，測(cè)試信息錄入資源應(yīng)用、測(cè)試結(jié)論分析資源應(yīng)用、故障診斷資源應(yīng)用、健康趨勢(shì)分析資源應(yīng)用、履歷管理資源應(yīng)用等資源應(yīng)用都必須獲取虛擬UUT資源應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息后，才能實(shí)現(xiàn)各自的功能。

（2） 故障診斷資源應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)編輯故障診斷專(zhuān)家?guī)欤⒋鎯?chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；選擇測(cè)試數(shù)據(jù)源并根據(jù)故障診斷專(zhuān)家?guī)爝M(jìn)行故障診斷。

（3） 測(cè)試信息錄入資源應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)編輯測(cè)試信息，并錄入虛擬UUT數(shù)據(jù)庫(kù)。

（4） 測(cè)試結(jié)論分析資源應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)選擇被分析測(cè)試數(shù)據(jù)源并接收測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)分析，并得出測(cè)試結(jié)論。

（5） 3D顯示資源應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)編輯UUT型號(hào)物理結(jié)構(gòu)并存儲(chǔ)，并根據(jù)物理結(jié)構(gòu)XML文件顯示UUT效果；接收故障診斷結(jié)果并顯示故障位置的動(dòng)畫(huà)，同時(shí)可顯示維修指導(dǎo)提示動(dòng)畫(huà)。

（6） 趨勢(shì)分析資源應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)選擇測(cè)試數(shù)據(jù)源并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)送分析結(jié)果。

（7） 履歷管理資源應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)編輯履歷、存儲(chǔ)履歷、根據(jù)請(qǐng)求有選擇地發(fā)送履歷信息。

2 ATE軟件設(shè)計(jì)

信息化體系結(jié)構(gòu)ATE軟件，通過(guò)創(chuàng)建具有不同用途的試驗(yàn)方案實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試、故障診斷、履歷管理、訓(xùn)練、維護(hù)等功能。

2.1 虛擬UUT資源應(yīng)用設(shè)計(jì)

虛擬UUT資源應(yīng)用是虛擬映射實(shí)體的載體，它能夠反映出真實(shí)UUT的全部信息，包括型號(hào)信息、單體UUT狀態(tài)信息和履歷信息。其他資源應(yīng)用通過(guò)中間件來(lái)訂購(gòu)發(fā)布虛擬UUT資源應(yīng)用的狀態(tài)。虛擬UUT資源應(yīng)用用例圖如圖2所示。

用戶(hù)可以使用虛擬UUT資源應(yīng)用來(lái)處理UUT型號(hào)信息測(cè)試數(shù)據(jù)和履歷信息，其中UUT型號(hào)信息的詳細(xì)分類(lèi)如圖2所示。處理這一行為包括編輯、存儲(chǔ)和讀取3個(gè)子行為。

虛擬UUT資源應(yīng)用中的各種信息是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的，這里采用Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù)的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)詳細(xì)設(shè)計(jì)如表1所示。

表1為UUT型號(hào)信息表，主鍵為ID，型號(hào)的物理結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的是描述UUT型號(hào)物理結(jié)構(gòu)的XML文件路徑。該XML給3D顯示資源應(yīng)用提供所有的顯示信息，使其顯示出真實(shí)UUT的模擬3D效果圖。

物理結(jié)構(gòu)XML文件層次如表2所示。

若被測(cè)設(shè)備由n個(gè)部件構(gòu)成，則物理結(jié)構(gòu)XML文件根節(jié)點(diǎn)下就有n個(gè)子節(jié)點(diǎn)，這n個(gè)子節(jié)點(diǎn)下又分別具有部件ID號(hào)、部件大小、部件位置、部件旋轉(zhuǎn)角度、部件顏色這幾個(gè)子節(jié)點(diǎn)。

表3為單體UUT狀態(tài)表，主鍵為ID，測(cè)試時(shí)間為字符串類(lèi)型，格式為“1999?2?2 12：12：12”。測(cè)試數(shù)據(jù)集合字段下存儲(chǔ)的是經(jīng)SDO數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)化后的OLE格式。如上所述，SDO數(shù)據(jù)包和相應(yīng)的對(duì)象模型[5，8]結(jié)構(gòu)一致，對(duì)象模型文件的格式為XML，其基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。

表3 單體UUT狀態(tài)表

如圖3所示，一個(gè)對(duì)象模型中可以包含多個(gè)屬性，每個(gè)屬性下面還可以包含任一層的子屬性。

表4為履歷信息表，主鍵為ID，數(shù)據(jù)類(lèi)型是字符串，格式為“1999?2?2 12：12：12”，單體UUT狀態(tài)表示某一序列號(hào)UUT的當(dāng)前狀態(tài)，如：“正常”、“故障”、“檢修中”、“運(yùn)輸中”等。

表4 履歷信息表

2.2 故障診斷資源應(yīng)用設(shè)計(jì)

故障診斷資源應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)讓用戶(hù)針對(duì)不同型號(hào)的UUT快速配置故障診斷方案和對(duì)故障診斷進(jìn)行運(yùn)行控制，同時(shí)用戶(hù)可以使用故障診斷組件查看故障診斷結(jié)果。

如圖4所示，用戶(hù)可以在方案設(shè)計(jì)階段對(duì)故障診斷專(zhuān)家?guī)旌凸收显\斷結(jié)果的維修指導(dǎo)進(jìn)行快速配置。配置的故障診斷專(zhuān)家?guī)旌途S修指引都將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。

數(shù)據(jù)庫(kù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)如下：

故障診斷專(zhuān)家?guī)烊绫?所示，主鍵為ID。故障部件字段下的內(nèi)容應(yīng)與UUT物理結(jié)構(gòu)XML文件中描述的部件名稱(chēng)相一致。判斷條件字段下的內(nèi)容格式為由若干個(gè)屬性名稱(chēng)和“與”、“或”、“非”邏輯符號(hào)組成的判斷條件表達(dá)式。

例如：！A1：：A11&&A2||A3：：A31。

表示在A1屬性下的子屬性A11不超限且A2屬性超限的情況或者A3屬性下的子屬性A31超限的情況下，該判斷條件對(duì)應(yīng)的部件發(fā)生故障。

可以根據(jù)維修指引信息ID到維修索引表中查找具體維修指引信息。

維修索引表如表6所示，主鍵為ID，與故障診斷專(zhuān)家?guī)煜碌木S修指引信息ID信息相對(duì)應(yīng)。維修指引文字信息為用戶(hù)提供維修指引的文字提示，維修指引3D顯示信息字段下的內(nèi)容為需要更換的部件名稱(chēng)，應(yīng)與UUT物理結(jié)構(gòu)XML文件中描述的部件名稱(chēng)相一致。

3 ATE軟件開(kāi)發(fā)方法

ATE軟件的功能實(shí)現(xiàn)分為方案設(shè)計(jì)和方案運(yùn)行兩個(gè)階段，在方案設(shè)計(jì)階段，基于TIA的ATE軟件構(gòu)件圖如圖5所示。

基于TIA結(jié)構(gòu)和中間件具有自動(dòng)測(cè)試、故障診斷、履歷管理等功能的資源應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)信息化體系結(jié)構(gòu)ATE軟件功能的核心構(gòu)件。用戶(hù)通過(guò)操控門(mén)戶(hù)啟動(dòng)方案設(shè)計(jì)工具來(lái)編輯試驗(yàn)方案和測(cè)試流程，并配置相關(guān)資源應(yīng)用的參數(shù)，將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)檔案中。

在方案運(yùn)行階段，基于TIA的ATE軟件構(gòu)件圖如圖6所示。操控門(mén)戶(hù)通過(guò)啟動(dòng)TIA運(yùn)行平臺(tái)控制方案，在方案運(yùn)行過(guò)程中，TIA運(yùn)行平臺(tái)依賴(lài)資源倉(cāng)庫(kù)加載功能資源應(yīng)用（實(shí)體和對(duì)象模型），依賴(lài)中間件實(shí)現(xiàn)發(fā)布訂閱服務(wù)。

自動(dòng)測(cè)試功能是信息化體系結(jié)構(gòu)ATE軟件的核心功能，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程分為方案自動(dòng)測(cè)試方案設(shè)計(jì)和自動(dòng)測(cè)試方案運(yùn)行兩個(gè)階段。

在平臺(tái)方案編輯界面中拖入所需要的資源應(yīng)用配置好其他資源應(yīng)用的各種參數(shù)。第一次配置方案時(shí)，用戶(hù)可以根據(jù)不同類(lèi)型的UUT快速設(shè)置他們的型號(hào)信息，如型號(hào)名稱(chēng)、定檢周期、物理結(jié)構(gòu)信息（需使用3D顯示資源應(yīng)用配置），同時(shí)還須給各個(gè)資源應(yīng)用配置好對(duì)象模型及實(shí)體信息以及發(fā)布訂閱關(guān)系。若方案設(shè)計(jì)者配置的信息都是正確的，則配置信息將存入虛擬UUT資源應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)、資源倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)檔案中。

方案運(yùn)行階段序列圖如圖7所示。

圖7 自動(dòng)測(cè)試方案運(yùn)行階段序列圖

在自動(dòng)測(cè)試方案運(yùn)行階段，TIA集成測(cè)試環(huán)境可以根據(jù)方案設(shè)計(jì)階段已經(jīng)設(shè)置好的實(shí)體及對(duì)象模型信息結(jié)合測(cè)試流程和儀器資源進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試。儀器資源應(yīng)用通過(guò)中間件訂閱到流程資源應(yīng)用發(fā)布的測(cè)試流程以驅(qū)動(dòng)硬件資源采集測(cè)試數(shù)據(jù)，并將采集到的測(cè)試數(shù)據(jù)包通過(guò)中間件發(fā)布到虛擬UUT資源應(yīng)用中，最后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

4 結(jié) 語(yǔ)

信息化體系結(jié)構(gòu)ATE軟件以測(cè)試集成環(huán)境和中間件為支撐，實(shí)現(xiàn)了分布式的資源應(yīng)用之間的信息交互，提高了測(cè)試數(shù)據(jù)的開(kāi)放性和遠(yuǎn)程測(cè)試保障能力；同時(shí)，多節(jié)點(diǎn)的并行測(cè)試也使測(cè)試效率大大提高。以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為核心，更加有效地組織管理了歷史測(cè)試數(shù)據(jù)和復(fù)雜電子設(shè)備的各類(lèi)綜合保障信息，并實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同型號(hào)的電子系統(tǒng)用戶(hù)可通過(guò)快速的參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)ATE的測(cè)試、訓(xùn)練、維護(hù)等功能，可降低ATE軟件的研發(fā)成本，縮短了研發(fā)時(shí)間。

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