尹常艷，段彥鵬

（西安泛華科技開發(fā)有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

當(dāng)前電子裝備的功能日益強(qiáng)大，對(duì)其的維修保障提出了更高要求。裝備維修保障時(shí)，測(cè)試設(shè)備利用測(cè)試程序，調(diào)用適配器、板卡等資源完成功能檢測(cè)，從而得出測(cè)試結(jié)果。因而測(cè)試程序的開發(fā)成為了自動(dòng)測(cè)試的核心工作，其重要程度日趨顯著[1-2]。

現(xiàn)階段電子裝備進(jìn)行維修保障需要通過(guò)專業(yè)的測(cè)控廠商，根據(jù)測(cè)試需求提供一套內(nèi)置測(cè)試程序集測(cè)試系統(tǒng)。當(dāng)測(cè)試程序需要維護(hù)升級(jí)時(shí)，也需借助技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)。測(cè)試程序的開發(fā)，不但要求技術(shù)人員要全面了解測(cè)試設(shè)備、被測(cè)設(shè)備、接口等信息，還需要具有相關(guān)軟件的開發(fā)能力，然后通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能。

主流開發(fā)環(huán)境強(qiáng)大的軟件功能、靈活的編程方式毋庸置疑，但也具有開發(fā)周期長(zhǎng)、入門門檻較高的缺點(diǎn)。另外由于各開發(fā)環(huán)境所使用的語(yǔ)言、編程方式存在差異，進(jìn)而導(dǎo)致各開發(fā)環(huán)境開發(fā)的測(cè)試程序之間的可互換性差。

由于上述各種因素，本文針對(duì)電子裝備測(cè)試程序開發(fā)的需求，充分考慮了開發(fā)環(huán)境的易用性及測(cè)試程序的通用性，利用虛擬儀器技術(shù)，提出一種整合開發(fā)過(guò)程和資源，快速、便捷地根據(jù)測(cè)試需求開發(fā)測(cè)試程序，完成對(duì)被測(cè)裝備的測(cè)試。

1 虛擬儀器技術(shù)

虛擬儀器技術(shù)是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合靈活高效的軟件完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。美國(guó)國(guó)家儀器公司開發(fā)LabVIEW圖形開發(fā)工具，提供了強(qiáng)大的軟件功能，縮短了產(chǎn)品投放市場(chǎng)時(shí)間、提高了產(chǎn)品開發(fā)和生成的效率[3]。LabVIEW中提供的VI腳本功能，可編程實(shí)現(xiàn)程序的創(chuàng)建、編輯和運(yùn)行，減少VI的重復(fù)編輯。本文即利用VI腳本技術(shù)創(chuàng)建LabVIEW程序代碼。

2 總體實(shí)現(xiàn)框架

測(cè)試程序的開發(fā)工具是編寫，編譯，調(diào)試測(cè)試程序的開發(fā)環(huán)境，也稱為測(cè)試程序軟件開發(fā)環(huán)境[4]。為減少軟件開發(fā)過(guò)程對(duì)程序生成的影響，本開發(fā)方法設(shè)計(jì)一套圖形化的開發(fā)方法，用戶設(shè)計(jì)出整個(gè)測(cè)試過(guò)程，配置相應(yīng)的屬性等參數(shù)，通過(guò)調(diào)試后將測(cè)試流程自動(dòng)轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)abVIEW程序代碼，實(shí)現(xiàn)程序的開發(fā)。文中介紹的開發(fā)工具主要由工具箱、流程圖繪制、屬性配置、變量管理、調(diào)試輸出、流程保存，生成程序這幾大功能塊構(gòu)成[5]。

工具箱提供測(cè)試流程中所需的功能模塊。根據(jù)功能劃分為固有模塊和擴(kuò)展模塊。固有模塊包含開發(fā)過(guò)程所必須的模塊，如流程控制模塊（While、Switch、Timer等）和基本運(yùn)算模塊（Add、Subt等）；擴(kuò)展模塊是將第三方提供的用于測(cè)試程序流程開發(fā)的模塊，如數(shù)據(jù)采集、信號(hào)分析等功能，通過(guò)工具將其封裝為具有Plugin方式的DLL，再以Plugin方式加載至擴(kuò)展模塊中。

流程圖繪制完成圖形化測(cè)試流程的編輯。用戶拖拽工具箱上的模塊，將其放置在流程圖繪制窗口，通過(guò)連線將各子模塊按邏輯聯(lián)系在一起，完成某些特定功能。

屬性配置用于顯示和編輯對(duì)象屬性。屬性分為基本屬性和擴(kuò)展屬性。基本屬性包括對(duì)象的基本信息，如名稱、顏色等信息。擴(kuò)展屬性是對(duì)象特有屬性，如針對(duì)采集功能，擴(kuò)展屬性包括采樣率、采樣間隔等信息[6]。

變量管理模塊集中管理程序中所有變量。測(cè)試程序中連線只代表程序的執(zhí)行流程，模塊間的數(shù)據(jù)交互是依靠變量完成。模塊的輸入可以是一個(gè)變量值，也可是多個(gè)變量的數(shù)學(xué)、邏輯、基本函數(shù)運(yùn)算，最終模塊輸入以表達(dá)式形式給出，該模塊還會(huì)對(duì)用戶組合的表達(dá)式進(jìn)行邏輯分析，避免輸入非法表達(dá)式。

調(diào)試輸出用來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)試用戶開發(fā)的測(cè)試流程，降低測(cè)試程序自動(dòng)生成過(guò)程中的出錯(cuò)概率。用戶可針對(duì)流程圖上的任一節(jié)點(diǎn)來(lái)設(shè)置斷點(diǎn)、添加探針。在監(jiān)測(cè)窗口可觀察設(shè)置的各種變量的變化。調(diào)試可采用單步、跳出等方式，在流程圖繪制窗口形象的展示[7]。

調(diào)試后無(wú)錯(cuò)誤，將測(cè)試流程整體保存為流程配置文件。該文件采用 XML文件形式，文中節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的順序即為執(zhí)行順序，節(jié)點(diǎn)的屬性即為配置參數(shù)，節(jié)點(diǎn)的包含關(guān)系即為節(jié)點(diǎn)功能單元的嵌套關(guān)系。

最后利用VI腳本技術(shù)，按照程序中節(jié)點(diǎn)的配置參數(shù)和執(zhí)行邏輯自動(dòng)生成LabVIEW的程序代碼。生成測(cè)試程序分為參數(shù)解析和程序生成兩部分。參數(shù)解析模塊對(duì)測(cè)試程序的流程文件進(jìn)行解析，將流程配置信息組織成需要的接口參數(shù)。程序生成模塊利用VI腳本技術(shù)，通過(guò)識(shí)別接口參數(shù)不同的對(duì)象，將其生成并放置在框圖中，然后根據(jù)層級(jí)關(guān)系移動(dòng)，最終進(jìn)行連線，從而生成測(cè)試程序[82]。

3 開發(fā)方法執(zhí)行流程

3.1 設(shè)計(jì)開發(fā)測(cè)試流程

根據(jù)測(cè)試需求設(shè)計(jì)測(cè)試流程。在工具箱上拖拽所需的功能塊，按照測(cè)試邏輯連接各功能塊，通過(guò)屬性窗口中設(shè)置各功能塊的參數(shù)、路徑等信息。完成后通過(guò)設(shè)置斷點(diǎn)、探針、變量等，在輸出和變量窗口觀察調(diào)試信息，對(duì)流程進(jìn)行調(diào)試。

3.2 獲得測(cè)試流程配置文件

開發(fā)工具將調(diào)試無(wú)誤的測(cè)試流程信息整理保存，自動(dòng)生成流程配置文件。該文件用于記錄流程執(zhí)行順序。文件中節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的順序即為執(zhí)行順序，節(jié)點(diǎn)的屬性即為配置參數(shù)，節(jié)點(diǎn)的包含關(guān)系即為節(jié)點(diǎn)功能單元的嵌套關(guān)系。過(guò)程如下：測(cè)試流程頂層用節(jié)點(diǎn)Root表示測(cè)試流程開始，然后記錄測(cè)試流程的第一層級(jí)的流程控制節(jié)點(diǎn)。流程控制節(jié)點(diǎn)（WhileLoop、IfStruct、Parallel等）在文件中用容器記錄，每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)分別在下層節(jié)點(diǎn)中詳細(xì)記錄各自特性信息。例如 WhileLoop，在下層節(jié)點(diǎn)中記錄其節(jié)點(diǎn)編號(hào)、標(biāo)題、及所在容器的編號(hào)。如果其下層還包含容器，則繼續(xù)遞歸直至所有流程信息記錄完畢。另外測(cè)試流程中還包括變量參數(shù)信息，在流程配置文件中用變量節(jié)點(diǎn)記錄。變量節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)了程序中定義的所有變量信息，從中可以解析出變量名稱、類型、維數(shù)等信息。

3.3 獲取接口參數(shù)信息

解析并整理流程配置文件，將節(jié)點(diǎn)的相關(guān)配置信息組織成程序生成時(shí)所需要接口參數(shù)信息。

解析文件調(diào)用LabVIEW中的XML文件操作函數(shù)實(shí)現(xiàn)。從流程配置文件中解析得到的節(jié)點(diǎn)類型及相關(guān)的信息，例如節(jié)點(diǎn)類型為While循環(huán)，則從該節(jié)點(diǎn)獲取容器號(hào)、容器名、循環(huán)條件等信息；若節(jié)點(diǎn)類型為 Active，則從中獲取調(diào)用函數(shù)的名稱或者是 Dll函數(shù)的路徑、參數(shù)名、參數(shù)值等信息。若某節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)類型仍是容器節(jié)點(diǎn)，則繼續(xù)遞歸，直至獲取該節(jié)點(diǎn)的所有信息；整個(gè)測(cè)試流程中所有節(jié)點(diǎn)信息會(huì)統(tǒng)一放置在接口參數(shù)信息中[9]。

3.4 生成測(cè)試程序

利用LabVIEW VI腳本技術(shù)，按照接口參數(shù)信息將測(cè)試流程中所有節(jié)點(diǎn)依次添加至 LabVIEW 程序框圖上。例如：節(jié)點(diǎn)類型是While循環(huán)或者條件結(jié)構(gòu),則在程序框圖設(shè)定位置自動(dòng)放置While循環(huán)或者條件結(jié)構(gòu)。函數(shù)節(jié)點(diǎn)是根據(jù)解析出的類型劃分為內(nèi)置函數(shù)、子函數(shù)和外部庫(kù)節(jié)點(diǎn)。對(duì)于內(nèi)置函數(shù)，開發(fā)工具根據(jù)函數(shù)名自動(dòng)將該函數(shù)放置程序框圖上；對(duì)于子函數(shù)，則從記錄的路徑中將該函數(shù)放置在程序框圖上；對(duì)于外部庫(kù)節(jié)點(diǎn)，則將調(diào)用庫(kù)函數(shù)放置在程序框圖上，然后按照 Dll路徑，導(dǎo)出函數(shù)調(diào)用規(guī)范以及參數(shù)信息（參數(shù)名，參數(shù)數(shù)據(jù)方向，參數(shù)類型，參數(shù)值等）配置庫(kù)節(jié)點(diǎn)。至此，測(cè)試流程中相關(guān)函數(shù)，變量、結(jié)構(gòu)信息均以在程序框圖上生成。

接著,遍歷程序框圖中的對(duì)象，根據(jù)接口函數(shù)信息記錄的層級(jí)關(guān)系，將部分函數(shù)、變量等功能塊分別移動(dòng)到各自的容器中，然后獲取所有需要連線對(duì)象，找到連線的源端子和目標(biāo)端子將兩者連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。

最后對(duì)程序框進(jìn)行整理，保存在指定路徑下。

至此，測(cè)試流程已經(jīng)轉(zhuǎn)化為了 LabVIEW 程序代碼。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證該方法，編寫一個(gè)模擬電壓輸出程序。生成的流程配置文件如圖1所示。

圖1 多通道模擬電壓程序流程配置文件Fig.1 Multi-channel analog voltage program flow configuration file

圖2 （左）生成節(jié)點(diǎn) （右）節(jié)點(diǎn)移入容器Fig.2 (left) Generating node (right)node immigration container

圖中括號(hào)1中Container表示容器，其中包含了While循環(huán)（C部分）和4個(gè)函數(shù)（A和B）。從1中可以看出A中兩個(gè)函數(shù)在while之前，B中兩個(gè)函數(shù)在while之后。While循環(huán)內(nèi)部包含3個(gè)函數(shù)分別用Activity表示。結(jié)束條件是由Condition表示，是由while內(nèi)一個(gè)函數(shù)的端子控制。括號(hào)2中Variable是函數(shù)中的變量信息。圖 1（左）是根據(jù)流程配置文件生成控件、流程控制節(jié)點(diǎn)、函數(shù)等信息；圖 2（右）是將相關(guān)信息放入流程控制節(jié)點(diǎn)；圖3是將控件、函數(shù)等根據(jù)端子連線信息連接后，整理框圖，保存程序運(yùn)行。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該方法生成的流程配置文件能夠?qū)y(cè)試流程結(jié)構(gòu)描述清楚，根據(jù)其記錄的信息，利用VI腳本技術(shù)可以正確生成VI程序。

圖3 （左）連線后整理程序（右）運(yùn)行程序Fig.3 (left) Collate program after connection (right) running program

5 結(jié)論展望

本文介紹的測(cè)試程序圖形化開發(fā)方法，所有的功驗(yàn)證能塊、流程控制結(jié)構(gòu)等均以圖形元素的形式展示，相比傳統(tǒng)的文本編程方式，具有形象直觀、編程門檻低，極大的降低了開發(fā)人員的學(xué)習(xí)成本[10]。同時(shí)，采用連線的方式控制節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行順序，便于程序調(diào)試。

本文提出的測(cè)試程序開發(fā)方法提出來(lái)一種快速生成測(cè)試程序的思路。用戶可以采用其它工具生成測(cè)試程序的流程配置文件，并通過(guò)熟悉的開發(fā)環(huán)境，編寫腳本程序自動(dòng)生成測(cè)試程序。

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