基于信号接口的自动测试系统软件的设计与实现

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1、中国搜课网 http:/ 课件 教案 试题 论文 图书 中考 高考 新课标中国搜课网 http:/ 提供中小学全科课件、教案、论文、中高考试题、新课标资源、电子图书搜索与下载服务。基于信号接口的自动测试系统软件的设计与实现 摘要：实现仪器可互换性和 TPS 重用性、可移植性是通用自动测试系统（ATS）的发展方 向。论述了 ATLAS2K 语言和 IVI-SignalInterface 标准的特点、结构和技术实现。给出了一 种基于信号接口的自动测试系统软件的设计方法。这一方案融合了当前正在发展的各种测 试系统软件的设计技术，为通用 ATS 设计提供了技术实现途径。关键词：信号接口 ATLAS2K

2、 语言 IVI-SignalInterface 可移植性可互换性 自动测试系统（ATS，AutomaticTestSystem）是装备形成战斗力的重要保证，仪器的可互 换性和测试程序集（TPS，TestProgramSet）的重用性、可移植性是通用 ATS 的重要指标。 当前，ATS 软件的开发方式有“面向仪器”和“面向信号”两种，面向仪器的 TPS 开发基 于仪器，很难从本质上反映被测设备测试需求，加上仪器种类繁多，功能各异，因此很难 实现互换，软件通和性差；面向信号的开发方式基于被测对象（UUT，UnitUnderTest）的 测试需求和测试资源的测试/激励能力，解决了需求与供应之间的矛盾

3、，通用性强。应用在 ATS 中的软件技术经历了过程编程语言（如 C） 、WindowsDLL、面向对象编程（OO） 、组 件对象模型（COM）的漫长发展过程。COM 采用面向对象的软件设计思想，以标准接口 提供功能调用，实现了程序的模块化、通用性设计。近期出现的 ATLAS2K（AbbreviatedTestLanguageforAllSystem2000 版本）语言和 IVI-SignalInterface 标 准均基于 COM 技术，二者结合，给通用 ATS 软件设计提供了解决方案。 1ATLAS2K 1962 年，为了描述 UUT 的测试需求，美国的 ARINC（Aeronautical

4、RadioIncorporation）公 司开始发展 ATLAS（AbbreviatedTestLanguageforAvionicsSystem）语言，并于 1968 年定下 ARINCStd416-1 标准。ATLAS 独立于测试设备，提供了一种在 UUT 工程师、TPS 开发人 员和 TPS 最终用户之间明确传送信息的方式。ATLAS 用标准信号和基于事件的表达方式 描述 UUT 的测试需求，通过编译器，这些描述代码可在指定的 ATS 上执行。 进入 20 世纪 90 年代以来，随着技术更新的加快和测试需求的增长，ATLAS 暴露出了很多 问题，比如：更新速度慢；开发工具昂贵；ATLAS

5、 体系庞大、模糊等。这一切限制了 ATLAS 的进一步发展。ATLAS2K 是由 TestDescriptionSub-CommitteeofSCC20 在 ATLAS 的基础上制订的新标准，它采用 SMML（SignalandMethodModelingLanguage）语言和面向 对象技术，给 ATLAS 语言减了肥，优化了程序结构，增强了对 UUT 测试需求描述的准确 性；并且可在任何支持 COM 技术的平台上使用图形工具进行编程，简化了程序设计。 1.1ATLAS2K 模型 ATLAS2K 模型建立在层状信号组件模型之上，由信号基类、基本信号组件和复合信号组 件三层组成。 图 1 给出

6、了用 SMML 语言构建的类名为 SignalFunction 的信号基类模型。SMML 源于 HaskellFunctionLanguage，提供了用于描述信号属性和方法的机制，通过制定语法规则和 大量预定义动作来实现对信号类的定义。通常情况下，信号基类包括信号输入端（In） 、事 件输入端（Sync） 、信号输出端（Out） 、控制参数输入端（属性） 、被测信号输出端 （Value）等功能接口。当然，不同类型的信号也可以包括不同的接口，如激励信号类可以 没有 In 接口、Value 只对传器信号有效等。 信号（Signal）和事件（Event）是标准化的信号类接口，组成元素包括属性和方法。

7、属性 标志着信号对象的当前状态，如运行、暂停、停止等；方法则实现在状态之间切换。 信号基类模型提供了消息（连续的为信号，离散的为事件）传送机制，用来改变信号对象 的状态和行为。信号对象可以通过 In/Sync 接口接收其它对象送来的消息，也可以把消息 通过 Out 接口传递给其它对象。例如，一个 Ready 事件可把信号对象由停止（Stop）状态中国搜课网 http:/ 课件 教案 试题 论文 图书 中考 高考 新课标中国搜课网 http:/ 提供中小学全科课件、教案、论文、中高考试题、新课标资源、电子图书搜索与下载服务。变为运行（Run）状态；一个 Active 事件可以让传感器信号对象执行

8、数据采集操作等。 信号类经例化后，可以仿真某些角色信号（如激励信号、测试信号、事件调节器信号、信 号调节器信息等） 、UUT 节点等。 ATLAS2K 模型的基本信号组件层提供了可重用、经格式化描述的基本信号（底层信号） ， 它们是基于 COM 技术的对信号类继承、封装并进一步标准化的产物。每个基本信号组合 件都存在一个静态 SMML 描述和一个抽象的运行期控制模型，前者定义信号特片，后者在 某一特定 ATS 中定义信号的行为。通过这些基本信号组件可以定义所有较高层的信号。 ATLAS2K 模型的复合信号组件库与 ATLAS 的 EXTEND 功能类似，通过定义基本信号组 件产生的复合信号和使

9、用这些信号的规则，实现了对信号的扩展。图 2 给出了由基本信号 组件 1 和 2 实现复合信号 n 的示意图。复合信号组件可以仿真复杂信号，如射频（RF）信 号、数据总线信号等。 1.2ATLAS2K 的工程应用 在支持 COM 组件开发的编程平台（如 VC+、VB 等和相应开发工具的支持下， ATLAS2K 可应用在“面向信号”的 ATS 设计中。具体应用如下：装配信号组件实现对 UUT 的测试需求描述，生成 ATLAS2KTPS；通过编译器编译后，转变成能在 ATS 上执行 的代码；在充分考虑自身时序要求和仪器功能限制的前提下，实现与特定 ATS 的集成。 下面的 VB 代码给出了应用信号

10、组件在某一测试节点 PL-1 上建立和撤销一个振幅为 0.5V、频率为 1000Hz 的信号的全过程。DimmySigasSource SetmySig=A2K.Require(“SinusoidalVoltage“)/建立信号 mySig.Amp.Units=V mySig.Amp=0.5 mySig.Freq=“1000Hz“ Setcnx=A2K.Require(“OneWire“)/建立节点 Cnx=“PL-1“ Setcnx.in=mySig.out/连接节点 Setcnx=Nothing/节点初始化 mySig.out.Run/产生信号 mySig.out.Stop/撤销信号 my

11、Sig.in=Nothing mySig=Nothing ATLAS2K 作为测试标准信号，实现了代码重用和移植。对于新 ATS，只要结合新测试资 源信息，对 ATLAS2K 代码重新编译就可在新系统中运行。2IVI-SignalInterface 标准 IVI-SignalInterface 标准是 IVI 基金会在 IVI-MSS 模型的基础上进一步发展起来的，它对 IVI-MSS 的 RCM 进一步封装，以信号接口的形式对外提供测试服务。 2.1IVI-SignalInterface 模型 IVI-SignalInterface 模型的体系结构如图 3 所示。 IVI 信号组件是带有标准

12、信号接口的 IVI-MSS 角色组件，通过这些接口可用一系列方法执 行信号操作，如初始化、建立、连结、更改等。它允许客户应用程序控制仪器设备上的物 理信号，如初始化、切换等操作。下面的 VB 代码给出了在地址为 1 的某 GPIB 仪器上产 生振幅为 0.5V、频率为 1000Hz 的正弦信号的全过程。中国搜课网 http:/ 课件 教案 试题 论文 图书 中考 高考 新课标中国搜课网 http:/ 提供中小学全科课件、教案、论文、中高考试题、新课标资源、电子图书搜索与下载服务。DimmySigSourceasIviSignalSource MySigSource.Init(“GPIB:1:I

13、NSTR“)/初始化 DimcontrolasParamValSet control.Add(“Amp“,0.5)/指定信号电流参数 control.Add(“Freq“,1.0E6,2.0)/指定信号频率参数 mySigSource.Setup(SENSOR,“AcSignal“,control) /给定信号的角色、类型和参数，并产生信号 IVI 信号组件控制一台或多台仪器产生客户需要的信号，完成客户的测试需求。它对仪器 的控制是通过 VISA、IVI 驱动器、SCPI 命令等实现的。程序执行过程中，IVI 信号组件需 要的服务由 IVI 共用组件（如 IVIFactory、IVIConfi

14、gurationStore、IVIEventServer）提供。 测试资源信息是一个数据模块，用来存储 IVI 信号组件的测试/激励能力和配置信息，为用 户选择仪器、设计测试方案提供参考；同时提供程序访问功能，实现测试资源的自动分配 和信号路径的切换。它提供的 IVI 信号组件信息包括： （1）组件支持的信号种类； （2）每类信号需要的参数； （3）每类信号的量程、精确定指标； （4）IVI 信号组件接口和仪器接口的连接关系等。 2.2IVI-SignalInterface 的信号类型标准 为了提高 IVI 信号组件的重用性和可移植性，组件开发者和使用者都迫切要求使用标准的 接口信号信息，如信

15、号类型、参数、物理意义等，因此信号类型的标准化问题亟待解决。 IVI 基金会没有严格定义接口信号类型标准，这需要由面向仪器控制的用户或其它组织来 完成。在 ATLAS 测试语言标准中，用 SMML 定义了信号类型，笔者认为可以沿用这一定 义。 2.3 仪器互换问题 更换仪器后，驱动器不再是困扰系统更新的难题，因为测试资源信息明确地描述了 IVI 信 号组件的功能，标准的接口语义声明也明确地描述了组件的接口实现。设计人员可根据这 些描述进行新仪器的 IVI 信号组件开发，实现同样的功能。 IVI 信号组件提供了访问综合性仪器（SyntheticInstrument,即具备两类或多类仪器功能的仪

16、器或仪器集合）的功能。在满足测试需求前提下，一个信号组件可以包含硬件仪器的部分 或全部功能。这一切为仪器互换提供了广阔的空间，不但可以实现同类仪器、异类仪器的 互换，还可以实现综合性仪器的互换。 3 基于信号接口的通用 ATS 软件设计 由以上分析可知，ATLAS2K 和 IVI-SignalInterface 有很多相似和互补的功能。比如，在一 个测试系统中，ATLAS2K 面向 UUT，实现代码移植和重用，而 IVI-SignalInterface 面向测 试资源，实现了仪器互换；IVI-SignalInterface 模型给 ATLAS2K 代码提供了执行机制，而 其也可沿用 ATLAS2K 用 SMML 语言对信号类型定义的方法；二者均基于 C