在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中,硬件是基礎(chǔ),軟件是靈魂。軟件在很大程度上決定了系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性、實(shí)用性和實(shí)時(shí)性,因此,對(duì)測(cè)試軟件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化研究對(duì)推進(jìn) 測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。本測(cè)試軟件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 化研究主要針對(duì)第三代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。
1 軟件操作平臺(tái)選擇
基于GU I的操作系統(tǒng)W IN98、W IN2000 及W IN / NT是目前應(yīng)用最廣的軟件操作平臺(tái)。其中W IN2000 和W IN /NT具有較好的安全性、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性,基 于該操作系統(tǒng)的開發(fā)工具也最為豐富,因此,推薦用戶 選擇W IN2000或W IN /NT作為軟件操作系統(tǒng)。
2 編程語(yǔ)言選擇
測(cè)試軟件的編程語(yǔ)言比較多,主要有C /C + +語(yǔ) 言、通用高級(jí)語(yǔ)言、LabWindows/CV I、圖形程序設(shè)計(jì)語(yǔ) 言、專用測(cè)試語(yǔ)言等。
ATS軟件編程語(yǔ)言的選擇不是一個(gè)孤立的問題, 不能簡(jiǎn)而論之,要根據(jù)不同情況分別給予確定。在選 擇語(yǔ)言時(shí),建議從以下幾個(gè)方面給予考慮:
(1) 注重系統(tǒng)工程
在選擇編程語(yǔ)言時(shí)一定要從全系統(tǒng)出發(fā),既要有先 進(jìn)性,又要考慮系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)一致,采用的語(yǔ)言不能 太分散,要盡量集中選擇,同時(shí)考慮語(yǔ)言的發(fā)展趨勢(shì)。
(2) 考慮開發(fā)環(huán)境
在確定開發(fā)軟件采用的語(yǔ)言時(shí),要注意了解國(guó)內(nèi) 外的軟件發(fā)展趨勢(shì),既要注意其流行程度,又要考慮其 適應(yīng)性;既要考慮先進(jìn)性,又要考慮可行性和經(jīng)濟(jì)性; 還要選擇對(duì)硬件獨(dú)立性較強(qiáng)的語(yǔ)言。
(3) 適應(yīng)系統(tǒng)規(guī)模
應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的大小、采樣數(shù)的多少、實(shí)時(shí)性的強(qiáng) 弱、數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜程度等方面進(jìn)行具體分析,根據(jù)系 統(tǒng)的規(guī)模對(duì)編程語(yǔ)言進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
3 軟件開發(fā)模式選擇
在傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)軟件編制過(guò)程中,軟件的編寫 主要是以測(cè)試流程為依據(jù),所有的測(cè)試參數(shù)、程控命 令、測(cè)試結(jié)果等都內(nèi)置于測(cè)試程序中,軟件的通用性、 可移植性和可擴(kuò)展性都很差。為了實(shí)現(xiàn)測(cè)試軟件平臺(tái) 的通用性、可移植性和可擴(kuò)展性,出現(xiàn)了許多軟件開發(fā) 模式,下面對(duì)目前幾種常用的軟件開發(fā)模式進(jìn)行比較, 以指導(dǎo)用戶合理地選擇適當(dāng)?shù)能浖_發(fā)模式。
3. 1 基于數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件開發(fā)模式
基于數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件開發(fā)模式的基本設(shè)計(jì)思想是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試項(xiàng)目的選擇和測(cè)試流程的控制, 即將測(cè)試流程以數(shù)據(jù)庫(kù)的方式存儲(chǔ)在文件中,每條記 錄稱為一個(gè)測(cè)試元,包括儀器控制函數(shù)名稱、傳遞的形 式參數(shù)、測(cè)試結(jié)果上下限等信息。數(shù)據(jù)庫(kù)文件被主程 序調(diào)入并解釋每個(gè)測(cè)試元,按照測(cè)試元的要求調(diào)用儀 器控制函數(shù)完成測(cè)試過(guò)程和結(jié)果判定。這樣,流程被 單獨(dú)存儲(chǔ)在與主程序不相關(guān)的文件中,即使修改也不 用勞煩軟件工程師修改程序,使系統(tǒng)模塊化大大增強(qiáng)。 基于數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)模式使得軟件工程師及裝備工 程師各自獨(dú)立工作,軟件工程師不再針對(duì)每個(gè)測(cè)試流 程逐條編程,而裝備工程師也可以通過(guò)短時(shí)間培訓(xùn)直 接將流程變成可以執(zhí)行的測(cè)試程序,從而使得整個(gè)軟 件開發(fā)過(guò)程更為模塊化,縮短了系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間。然而,數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)模式存在幾大缺點(diǎn):
(1) 測(cè)試功能函數(shù)需要隨時(shí)增加;
(2) 程序解釋該數(shù)據(jù)庫(kù)需要額外的時(shí)間,并且數(shù) 據(jù)庫(kù)存取時(shí)間較慢(考慮了多種接口標(biāo)準(zhǔn)后損失了速 度) ,不適合實(shí)時(shí)采集和處理;
(3) 對(duì)需要的數(shù)據(jù)處理功能也存在函數(shù)膨脹的 趨勢(shì);
(4) 數(shù)據(jù)庫(kù)流程的靈活性值得考慮。
基于上述缺點(diǎn),要想使數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)模式通用化面 臨很大難度,最根本的問題是數(shù)據(jù)庫(kù)不適應(yīng)測(cè)試系統(tǒng) 的執(zhí)行機(jī)制。
3. 2 測(cè)試流程設(shè)計(jì)語(yǔ)言模式
為了解決復(fù)雜測(cè)試系統(tǒng)的通用化,人們又提出了 構(gòu)建通用測(cè)試平臺(tái)。目前通用測(cè)試平臺(tái)的開發(fā)有文本 式流程設(shè)計(jì)語(yǔ)言、交互化流程設(shè)計(jì)工具兩種模式,兩者 除了人機(jī)界面有較大的區(qū)別外,內(nèi)部機(jī)理大同小異。
(1) 文本格式流程設(shè)計(jì)語(yǔ)言
由于大型測(cè)試系統(tǒng)的儀器控制是比較復(fù)雜的過(guò) 程,要求裝備工程師熟悉測(cè)試系統(tǒng)硬件和儀器編程語(yǔ) 言是不現(xiàn)實(shí)和沒有意義的,為了將其與軟件工程師的 工作界面劃分開來(lái),開發(fā)一種只適合于流程表達(dá)的語(yǔ) 言交于裝備工程師使用,主程序解釋或通過(guò)中介語(yǔ)言 (比如C語(yǔ)言)對(duì)其進(jìn)行編譯形成可執(zhí)行程序。這種 模式與數(shù)據(jù)庫(kù)模式相比提高了靈活性和執(zhí)行速度,但 同樣要求復(fù)雜的解釋或編譯軟件。
(2) 交互式流程設(shè)計(jì)語(yǔ)言
一些測(cè)試儀器生產(chǎn)廠商紛紛提供了交互式流程設(shè) 計(jì)軟件,但幾乎無(wú)一例外都是針對(duì)系統(tǒng)中的具體儀器 功能和接口,所以即使不用編程也無(wú)法節(jié)省調(diào)試及開 發(fā)時(shí)間,并且無(wú)法交于裝備工程師直接使用。
3. 3 基于測(cè)試引擎的交換式軟件開發(fā)模式
虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的通用結(jié)構(gòu)一般由混合總線測(cè) 量?jī)x器及數(shù)據(jù)采集模塊、專用轉(zhuǎn)接及信號(hào)調(diào)理模塊、被 測(cè)對(duì)象三大部分組成。
基于測(cè)試引擎的軟件開發(fā)方案的主要設(shè)計(jì)思想就 是在測(cè)試流程與具體儀器控制之間建立測(cè)試引擎,將 儀器控制與測(cè)試程序完全隔離,檢測(cè)流程的主控程序 中不進(jìn)行直接面向儀器的操作,而是面向被測(cè)對(duì)象信 號(hào)接口的操作,被測(cè)對(duì)象接口信號(hào)到儀器接口的映射 及調(diào)理關(guān)系由平臺(tái)自動(dòng)完成,映射關(guān)系的確定由專用 測(cè)試模塊及連接電纜決定,采用數(shù)據(jù)庫(kù)方式管理,映射 記錄由硬件設(shè)計(jì)人員填寫。
系統(tǒng)定義測(cè)量?jī)x器部分與專用轉(zhuǎn)接模塊的接口稱 為Ai (A1 ～An ) ,專用轉(zhuǎn)接模塊與被測(cè)對(duì)象的接口稱為 B i (B1 ～Bn ) ,測(cè)試程序通過(guò)控制儀器的輸入輸出實(shí)現(xiàn) 所有的測(cè)試功能。由裝備測(cè)試人員針對(duì)B i 接口編寫 測(cè)試流程,在接口配置文件中存儲(chǔ)了B - >A 的映射關(guān) 系及各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的功能函數(shù)。這樣就使得軟件工程師 及裝備工程師可各自獨(dú)立工作,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的模塊化 和通用化。基于測(cè)試引擎的設(shè)計(jì)開發(fā)模式示意圖如圖 1所示。
采用基于引擎的開發(fā)模式具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1) 由于引擎的獨(dú)立性,可以采用多種編程語(yǔ)言 開發(fā)測(cè)試系統(tǒng);
可以插入故障診斷引擎,使系統(tǒng)具有更通用 的功能;
(3) 硬件儀器改變后不需要改變測(cè)控程序,只需 要安裝新的儀器驅(qū)動(dòng)程序,改變或配置引擎中相關(guān)函 數(shù),因此,通用化、模塊化、硬件無(wú)關(guān)性、程序重用性明 顯增強(qiáng);
(4) 與數(shù)據(jù)庫(kù)和解釋性語(yǔ)言相比,不需要額外的 復(fù)雜解釋,提高了執(zhí)行效率;
(5) 提供了狀態(tài)高速緩存機(jī)制,比傳統(tǒng)的測(cè)試系 統(tǒng)執(zhí)行速度快10～30%。
(6) 對(duì)裝備測(cè)試人員、硬件接口設(shè)計(jì)人員及軟件 開發(fā)人員的任務(wù)進(jìn)行了合理分配,使得測(cè)試程序與儀器控制完全分離,大大簡(jiǎn)化了測(cè)試系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì),提 高了開發(fā)效率。
(7) 由于測(cè)試引擎的硬件無(wú)關(guān)性,幾乎不需要再 進(jìn)行儀器控制編程就可將測(cè)試系統(tǒng)移植到新型設(shè)備, 縮短了開發(fā)周期、降低了維護(hù)費(fèi)用、提高了維護(hù)效率, 適應(yīng)目前復(fù)雜的系統(tǒng)測(cè)試的需求。
但是測(cè)試引擎的開發(fā)模式同樣存在諸多技術(shù)難點(diǎn),如:接口映射配置文件和測(cè)試程序接口之間的實(shí)現(xiàn) 方法;對(duì)有些不常用測(cè)量功能的封裝可能考慮不足,導(dǎo) 致測(cè)試引擎的修改。
3. 4 基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ATS體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)模式
基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ATS體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)模式的主要 設(shè)計(jì)思想是:按照IEEE 1226 ABBET劃分軟件體系結(jié) 構(gòu)層次,并使用組件技術(shù),基于組件的功能模塊可掛在 軟總線上,模塊之間、層次之間通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)測(cè)試信息 的交互,可方便地實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)功能的添加、裁剪和重 構(gòu)。系統(tǒng)廣泛采用了測(cè)試領(lǐng)域和其他相關(guān)領(lǐng)域的標(biāo) 準(zhǔn),如IEEE1226、IEEE1232、IEEE1641、IEEE1671、IV I、 TCP / IP等,使系統(tǒng)具有很好的適應(yīng)性和兼容性。其中 IV I儀器驅(qū)動(dòng)器規(guī)范和IEEE1226. 3資源管理標(biāo)準(zhǔn)的 采用,最大限度地實(shí)現(xiàn)儀器的可互換性; IEEE 1641標(biāo) 準(zhǔn)提供了基于COM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的信號(hào)描述與控制的能 力,使得用戶可以選擇任意支持COM的開發(fā)平臺(tái)與程 序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,而且能夠很方便地實(shí)現(xiàn)測(cè)試程序的可移 植; IEEE1671提供了一個(gè)開放的信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn),使 得信息可以在不同測(cè)試儀器的測(cè)試程序之間傳輸,為 TPS可移植與互操作、儀器可互換提供了便利條件; IEEE1232標(biāo)準(zhǔn)定義了ATS故障診斷服務(wù)接口,它提 供了基本診斷服務(wù),同時(shí)允許各種診斷方法添加到 ATS中去,大大提高ATS故障診斷水平。
采用基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ATS體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)模式具 有以下優(yōu)點(diǎn):
(1) 采用標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言編寫面向信號(hào)的測(cè)試流程,可 保證測(cè)試程序的重用性、版本升級(jí)、儀器無(wú)關(guān)性;
(2) 通過(guò)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的TPS在最大程度上 滿足了系統(tǒng)升級(jí)、功能擴(kuò)展、二次開發(fā)實(shí)用性好的要求;
(3) 通過(guò)COM或CORBA技術(shù)實(shí)現(xiàn)TPS軟件功 能模塊之間的通信,使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化變得簡(jiǎn)單且可靠性 高,不同操作系統(tǒng)與開發(fā)工具之間兼容性強(qiáng);
(4) 與故障診斷等模塊實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)連接,對(duì)外掛 各種診斷工具提供了統(tǒng)一的接口。
采用基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ATS體系結(jié)構(gòu)的開發(fā)模式同 樣存在許多技術(shù)難點(diǎn),如: IV I - MSS標(biāo)準(zhǔn)及開發(fā)工具 目前還不具備; IV I規(guī)范沒有覆蓋所有儀器,目前無(wú)法 實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的儀器無(wú)關(guān)性等。
4 結(jié)束語(yǔ)
自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程, 需要進(jìn)行統(tǒng)一、簡(jiǎn)化、協(xié)調(diào)、優(yōu)選。目前已有超過(guò)數(shù)百 種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,眾多軟件開發(fā)模式,如何制定相應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn),是目前自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的一個(gè)難 題。本文比較了目前幾種流行的軟件操作平臺(tái)、軟件 開發(fā)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和軟件開發(fā)模式的優(yōu)缺點(diǎn),并總結(jié) 了它們的選用標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)策,對(duì)推進(jìn)測(cè)試軟件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 化有著重要的意義。
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