基于虛擬儀器技術(shù)的引信軟件安全性測試

1 引言

引信軟件是指嵌入到引信系統中對引信硬件起控制作用的程序，其作用是對引信安全系統和發(fā)火系統實(shí)施控制，防止引信意外作用和適時(shí)輸出起爆信號。由于引信軟件安全性問(wèn)題會(huì )導致重大人 身傷亡和財產(chǎn)損失，所以對引信軟件的安全性要求非常高。為保障引信軟件達到安全性要求，需對其進(jìn)行安全性測試，由于手工測試不僅測試效率較低，而且需要大量的人力物力，本文正是基于此 開(kāi)發(fā)了基于虛擬儀器技術(shù)的引信軟件安全性測試系統。

2 系統特點(diǎn)分析

本系統主要面向引信軟件進(jìn)行測試，由于測試對象的特殊性，使得該系統具有如下特點(diǎn)：

2.1 嵌入式軟件測試系統

引信軟件是固化在引信中嵌入式微處理器單元上的軟件，屬于嵌入式軟件，因此其測試系統屬于嵌入式軟件測試系統。由于嵌入式軟件都是直接或間接和硬件設備相連的，所以嵌入式軟件的測 試無(wú)法直接在宿主機上進(jìn)行。要對其進(jìn)行測試，系統必須具有以下功能：把被測嵌入式軟件和測試系統物理地連接在一起，并進(jìn)行邏輯的描述，通過(guò)自動(dòng)生成測試用例，仿真產(chǎn)生輸入，驅動(dòng)被測目 標系統運行，得到運行結果。

2.2 測試重點(diǎn)為安全性測試

安全性測試相對日見(jiàn)成熟的可靠性測試來(lái)講是一個(gè)較新的領(lǐng)域?？煽啃躁P(guān)注的是系統在該作用的時(shí)候必須作用,安全性則要求系統在不該作用的時(shí)候不能作用。所以，從測試的目的到測試用例的 設計，兩者都是有區別的，而安全性測試則更加關(guān)注軟件對非正常的測試用例的響應、在特殊情況下的輸出。另外，由于對引信軟件的安全性要求極高，所以系統應具有自動(dòng)重復測試功能。

2.3 測試系統為單機平臺

目前仿真測試系統的體系結構大體上分為兩類(lèi)：?jiǎn)螜C平臺和分布式平臺。由于引信軟件程序量少、功能相對簡(jiǎn)單，所以本系統采用單機平臺。

3 系統實(shí)現

基于上述對系統特點(diǎn)的分析，本文決定采用虛擬儀器（Visual Instrument）技術(shù)來(lái)實(shí)現系統。虛 擬儀器是指通過(guò)應用程序將通用計算機與硬件結合起來(lái)，用戶(hù)通過(guò)虛擬控制面板進(jìn)行操作，從而完成被測量值的采集、分析、判斷、顯示和數據儲存。用戶(hù)僅通過(guò)特定編程，就能定制具有特殊用途的儀器。采用該技術(shù)構建的測試系統不僅可以實(shí)現自動(dòng)測試，而且可以大大降低設計成本，提高測 試效率。

3.1 系統硬件結構

本系統由主控計算機、數據采集卡和待測目標機組成。 硬件結構框圖如圖 1 所示：

主控計算機為一臺 PC 機，主要功能：進(jìn)行I/O 配置；生成測試用例；進(jìn)行過(guò)程控制。 數據采集卡完成仿真信號的輸入和輸出。本系統采用美國NI 公司的PCI-*0E 數據采集卡，配 有16 個(gè)模擬輸入通道、2 個(gè)模擬輸出通道、8 個(gè)數字I/O，自帶A/D、D/A 等功能，完全滿(mǎn)足了系統 需求。被測目標機為引信上起控制作用的微處理器。

3.2 系統軟件設計

3.2.1 軟件功能

軟件是引信軟件安全性測試系統的核心，其功能包括：自動(dòng)生成測試用例，通過(guò)采集卡驅動(dòng)被測程序運行，實(shí)時(shí)捕獲運行結果，進(jìn)行判斷，同時(shí)具有顯示和打印記錄的功能?；谀K化編程思 想，將軟件系統分為三大模塊：激勵信號產(chǎn)生模塊，數據采集模塊，數據處理模塊。

3.2.2 關(guān)鍵技術(shù)

本系統實(shí)現的難點(diǎn)和重點(diǎn)是如何解決多任務(wù)性。LabVIEW 對多任務(wù)的運行機制是：考慮任務(wù)的 優(yōu)先級和任務(wù)先后順序的CPU 的分時(shí)占用過(guò)程。并行任務(wù)優(yōu)先級的設置有兩種方式：一種是設置 Wait 函數；另一種是通過(guò)VI 設置對話(huà)框中的優(yōu)先級設置。通過(guò)設置Wait 函數，可以讓其它更重要 的任務(wù)有更多時(shí)間執行，通過(guò)VI 設置對話(huà)框中的優(yōu)先級選項來(lái)設置優(yōu)先級。這兩種方法可以綜合使用。需要指出的是以上兩種方法都需要對被測程序有深入的了解，和用戶(hù)有良好的交流。

3.3 系統測試過(guò)程

基于虛擬儀器技術(shù)的引信軟件安全性測試系統 測試流程如圖 2：

4 結束語(yǔ)

利用 LabVIEW 和數據采集卡構建虛擬儀器來(lái)開(kāi)發(fā)引信軟件安全性測試系統，實(shí)現自動(dòng)測試、仿真測試，克服了手工測試效率低，需要花費大量人力物力的不足，減少了系統開(kāi)發(fā)時(shí)間和開(kāi)發(fā)成本。