王兆麒，孔令，李洋，李儀

（中國電子科技集團公司第二十九研究所，成都 610036）

引言

電子對抗整機裝備通常由多種多通道射頻模塊組成，各模塊的功能和性能直接決定了整機裝備的作戰(zhàn)效果。為了保證各型模塊在整機工作中能夠正常實現(xiàn)其功能以及發(fā)揮其性能，在裝備至整機前，需要對每件模塊的各個通道設(shè)置大量測試點進行測試，各型模塊測試指標(biāo)種類繁多，測試過程復(fù)雜，測試工作量較大，自動測試手段變得必不可少。

不同類型（甚至是同類型不同型號）多通道射頻模塊，由于指標(biāo)參數(shù)、通道數(shù)目和組批臺套數(shù)不同，以及通道TR 屬性不固定等原因，導(dǎo)致各型產(chǎn)品的測試需求不盡相同。以往在模塊批產(chǎn)前，采用定制化開發(fā)自動化測試系統(tǒng)或?qū)ΜF(xiàn)有測試系統(tǒng)進行改造的方式來滿足產(chǎn)線的批產(chǎn)測試需求，這種開發(fā)改造方式存在重復(fù)開發(fā)、周期長、效率低的問題，已無法滿足日趨復(fù)雜的測試過程和日益增長的產(chǎn)能。

綜上所述，本文設(shè)計了一種基于C#與XML 的多通道射頻模塊可配置通用組批自動測試系統(tǒng)。測試前，測試人員只需編寫或修改配置文件，并對測試系統(tǒng)進行微調(diào)聯(lián)試，在測試時選擇對應(yīng)的產(chǎn)品型號即可實現(xiàn)在不同型號待測設(shè)備的自動測試過程中共享測試系統(tǒng)。目前該測試系統(tǒng)已支持多型多通道變頻、頻率源和前端模塊的組批全自動測試。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

自動測試系統(tǒng)的硬件架構(gòu)如圖1 所示，包括測控計算機、測試儀器、射頻開關(guān)矩陣和待測模塊。該自動測試系統(tǒng)支持GPIB 通用并行接口總線協(xié)議和TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議對測試儀器進行程控，可程控的儀器包括常見品牌的信號源、頻譜儀、示波器和電源，其中電源支持多（單）通道類型電源多臺程控，以滿足組批測試需求?；诒粶y模塊的測試需求和通信協(xié)議要求，測控計算機與被測模塊之間支持RS232/RS422 串口和96 通道數(shù)字I/O 通信，且支持多通信接口并行通信。該測試系統(tǒng)支持多型射頻開關(guān)矩陣，包括采用96 通道數(shù)字I/O通信的自研開關(guān)矩陣和GPIB/網(wǎng)口通信的外購開關(guān)矩陣。該測試系統(tǒng)使用的射頻開關(guān)矩陣均為標(biāo)準(zhǔn)化模塊組件，可按照測試需求以自由裝配式快速搭建測試系統(tǒng)硬件，滿足單工位帶載任意臺套數(shù)的任意通道數(shù)待測設(shè)備，同時支持射頻通道在自動測試過程中的TR 屬性切換[1-4]。

圖1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在軟件體系架構(gòu)設(shè)計中，常用的架構(gòu)模式有三層開發(fā)架構(gòu)（3-tier application） 、SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）、DDD（領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計）等，目的在于實現(xiàn)高內(nèi)聚、低耦合的思想[5]。

本測試系統(tǒng)采用三層開發(fā)架構(gòu)，如圖2 所示分為業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層和硬件交互層。業(yè)務(wù)層基于測試需求，完成儀器管理、試驗信息設(shè)置，配置管理和測試執(zhí)行等功能，該層基于C#實現(xiàn)。數(shù)據(jù)層負責(zé)測試參數(shù)和測試數(shù)據(jù)處理，該層基于XML 和C#實現(xiàn)。硬件平臺提供對程控儀器和待測設(shè)備的物理接口，硬件交互層通過DLL 對儀器程控指令進行調(diào)用從而程控儀器，同時與待測設(shè)備進行通信[6]。

圖2 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

2.1 配置文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

自動測試軟件實現(xiàn)在不同型號待測設(shè)備之間通用，核心途徑是將測試過程參數(shù)化，設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達測試過程并固化為配置文件。本測試系統(tǒng)基于具有結(jié)構(gòu)性的標(biāo)記語言XML 設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲測試參數(shù)。本測試系統(tǒng)以待測設(shè)備型號命名建立文件夾保存配置文件，配置文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以多通道變頻為例，如圖3 所示分為三類：與待測設(shè)備型號強相關(guān)的綜合測試參數(shù)和各通道指標(biāo)參數(shù)，以及與測試系統(tǒng)硬件相關(guān)的插損配置文件。綜合測試參數(shù)配置文件中，將測試參數(shù)分為“指標(biāo)儀器配置”、“通道信息”、“開關(guān)信息” 、“電源配置”、“產(chǎn)品信息”和“報表配置”，共6 部分。用戶在使用軟件前，編寫好綜合測試參數(shù)和各通道指標(biāo)參數(shù)配置文件，每次測試時只需選中待測型號即可，以對應(yīng)型號的文件夾為入口，調(diào)用對應(yīng)配置文件。插損配置文件由軟件實測后以“產(chǎn)品序號-TR 屬性-通道號”的方式命名自動保存。

圖3 配置文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.2 功能模塊設(shè)計

本測試系統(tǒng)軟件劃分功能模塊，不僅遵循高內(nèi)聚低耦合的基本原則，而且還遵循與待測設(shè)備型號有無關(guān)聯(lián)的原則，將如儀器程控、待測設(shè)備通信、通道切換和報表生成等與待測設(shè)備型號無關(guān)的通用功能，和與待測設(shè)備型號強關(guān)聯(lián)的指標(biāo)測試功能剝離。上述原則是實現(xiàn)測試平臺能夠在不同型號待測件之間通用的核心。軟件主要功能模塊包括：

1）硬件程控模塊

包含多型信號源、頻譜儀、示波器和電源等儀器以及多型射頻開關(guān)矩陣的程控驅(qū)動庫。軟件根據(jù)測試需求通過加載程控指令參數(shù)，以虛擬設(shè)備的方式實現(xiàn)對儀器和射頻開關(guān)矩陣進行控制[7,8]。

2）配置文件讀取解析模塊

讀取配置文件，解析測試參數(shù)，將測試參數(shù)加載至軟件界面和緩存區(qū)。

3）指標(biāo)測試模塊

依據(jù)待測設(shè)備產(chǎn)品規(guī)范，結(jié)合測試參數(shù)，按待測設(shè)備類型以DLL 的方式，對待測設(shè)備的頻率、功率、雜波、諧波、相噪等主要指標(biāo)的測試步驟進行封裝，完成指標(biāo)測試，并與軟件界面交互，實時顯示測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果判斷。

4）待測件通信模塊

建立待測設(shè)備和測控計算機之間的通信連接，向待測設(shè)備下發(fā)程控指令，并實時回讀待測設(shè)備的上報信息。

5）報表生成模塊

基于COM 組件技術(shù)調(diào)用Microsoft Office Word，結(jié)合配置參數(shù)自動生成Word 報表。

6）測試過程控制模塊

模擬手動操作，通過程控電源和下發(fā)指令控制待測設(shè)備狀態(tài)，并通過調(diào)用指標(biāo)測試模塊完成測試過程，存儲測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果。

2.3 主要函數(shù)說明

測試系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計思路，根據(jù)代碼功能封裝成軟件模塊，預(yù)留對外函數(shù)接口便于調(diào)用和二次開發(fā)。

1）硬件驅(qū)動類函數(shù)

public bool Open（int primaryAddr, int secondAddr）、public bool Open（string IPaddr, string Port）儀器初始化函數(shù)：分別通過GPIB 和TCP/IP 建立計算機與程控儀器或射頻開關(guān)的通信連接，軟件根據(jù)用戶填寫的地址信息自動識別具體使用哪種方式建立連接。

2）配置文件相關(guān)函數(shù)

private void XML_Load（string test_type）XML 加載解析函數(shù)：根據(jù)待測設(shè)備類型和實驗類型讀取XML 配置文件，并將測試參數(shù)解析加載至軟件。

3）測試類函數(shù)

private void testStart（）測試過程函數(shù)：控制一次全自動測試過程的執(zhí)行。

4）待測設(shè)備通信函數(shù)

public bool PortOpen(string type,string add,string param)端口出初始化函數(shù)：用于建立計算機于待測設(shè)備之間的通信鏈路。

5）數(shù)據(jù)類函數(shù)

private void writerThreadStart(object parameter)報表生成函數(shù)：將測試數(shù)據(jù)，根據(jù)配置文和測試信息生成為指定格式和文件名的Word 報表，保存至指定路徑。

2.4 軟件執(zhí)行流程

測試軟件執(zhí)行流程如圖4 所示。

圖4 軟件執(zhí)行流程圖

從流程圖可得，軟件從臺套、通道、指標(biāo)、測試頻點4 個層面，以循環(huán)的方式遍歷所有與測試系統(tǒng)相連待測設(shè)備的每個通道，各項指標(biāo)的所有測試頻點。測試完成后，根據(jù)配置文件自動生成Word 報表。軟件執(zhí)行過程邏輯清晰，層次分明，能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定高效地完成整個自動測試過程。

2.5 軟件UI 設(shè)計

測試系統(tǒng)軟件的UI 設(shè)計，遵循了簡約、一致性和易用性的基本原則，對于不同型號待測件，交互方式相同，且交互過程操作簡潔，簡單易學(xué)[9,10]。軟件UI 如圖5 所示，主要包含了：

圖5 軟件UI

1）測試信息填寫窗口：選擇待測件型號，試驗項目，填寫測試地點等測試信息；

2）實驗類型選擇窗口：勾選待測實驗類型；

3）指標(biāo)選擇窗口：勾選待測指標(biāo)；

4）通道選擇窗口：勾選待測通道；

5）待測設(shè)備信息窗口：填寫待測設(shè)備編號，勾選待測設(shè)備和選擇報表保存路徑；

6）端口信息窗口：顯示和更改待測設(shè)備通信端口信息；

7）指標(biāo)儀器參數(shù)窗口：顯示待測指標(biāo)的儀器參數(shù)；

8）測試信息窗口：實時顯示測試時間、待測設(shè)備編號、指標(biāo)等測試過程信息；

9）測試操作窗口：顯示測試過程執(zhí)行狀態(tài)，控制軟件開始、停止和暫停測試。

10）協(xié)議下發(fā)窗口：顯示下發(fā)至待測設(shè)備的通信內(nèi)容。

3 應(yīng)用實例

本測試系統(tǒng)已在頻率源、多通道變頻和前端三種類型的模塊產(chǎn)線上成功應(yīng)用，具體應(yīng)用情況及自動測試系統(tǒng)開發(fā)周期如表1 所示，本文以測試指標(biāo)數(shù)目和開發(fā)周期衡量測試系統(tǒng)開發(fā)效率。在投入產(chǎn)線使用前，自動測試系統(tǒng)的開發(fā)需要經(jīng)歷需求分析、代碼編寫、硬件設(shè)計搭建、測試環(huán)境聯(lián)調(diào)驗證和管理控制流程5 個階段，以往開發(fā)可測2 個指標(biāo)到6 個指標(biāo)的自動測試系統(tǒng)，開發(fā)周期為10 天至34 天不等，單個指標(biāo)平均耗時5.5 天。使用本測試系統(tǒng)，在基礎(chǔ)通用功能開發(fā)調(diào)試完成的情況下，各型待測模塊自動測試系統(tǒng)的開發(fā)周期如表1 所示，單個指標(biāo)平均耗時1.6 天，由此可得自動測試系統(tǒng)的開發(fā)效率提升了70 %以上。

表1 測試系統(tǒng)應(yīng)用及開發(fā)周期

4 結(jié)束語

本文研究了一種多通道射頻模塊可配置通用組批自動測試系統(tǒng)設(shè)計方案。該測試系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化組件和程控儀器，以自由裝配的方式搭建硬件系統(tǒng)；以通用可配置為核心設(shè)計理念，剝離通用和個性化功能模塊，參數(shù)化自動測試過程，并依托具有結(jié)構(gòu)性標(biāo)記語言XML，設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存測試參數(shù)，以C#為編譯環(huán)境，結(jié)合虛擬儀器、多類型總線通信和COM 組件技術(shù)設(shè)計系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了自動測試系統(tǒng)在不同類型多通道射頻模塊的組批全自動測試過程中通用，將自動測試系統(tǒng)的開發(fā)周期縮短了約70%以上，有效提高了產(chǎn)線自動測試能力建設(shè)效率。