基于信號接口的自動(dòng)測試系統軟件的設計與實(shí)現

摘要：實(shí)現儀器可互換性和TPS重用性、可移植性是通用自動(dòng)測試系統（ATS）的發(fā)展方向。論述了ATLAS 2K語(yǔ)言和IVI-Signal Interface標準的特點(diǎn)、結構和技術(shù)實(shí)現。給出了一種基于信號接口的自動(dòng)測試系統軟件的設計方法。這一方案融合了當前正在發(fā)展的各種測試系統軟件的設計技術(shù)，為通用ATS設計提供了技術(shù)實(shí)現途徑。

自動(dòng)測試系統（ATS，Automatic Test System）是裝備形成戰斗力的重要保證，儀器的可互換性和測試程序集（TPS，Test Program Set）的重用性、可移植性是通用ATS的重要指標。當前，ATS軟件的開(kāi)發(fā)方式有“面向儀器”和“面向信號”兩種，面向儀器的TPS開(kāi)發(fā)基于儀器，很難從本質(zhì)上反映被測設備測試需求，加上儀器種類(lèi)繁多，功能各異，因此很難實(shí)現互換，軟件通和性差；面向信號的開(kāi)發(fā)方式基于被測對象（UUT，Unit Under Test）的測試需求和測試資源的測試/激勵能力，解決了需求與供應之間的矛盾，通用性強。應用在A(yíng)TS中的軟件技術(shù)經(jīng)歷了過(guò)程編程語(yǔ)言（如C）、Windows DLL、面向對象編程（OO）、組件對象模型（COM）的漫長(cháng)發(fā)展過(guò)程。COM采用面向對象的軟件設計思想，以標準接口提供功能調用，實(shí)現了程序的模塊化、通用性設計。近期出現的ATLAS 2K（Abbreviated Test Language for All System 2000版本）語(yǔ)言和IVI-Signal Interface標準均基于COM技術(shù)，二者結合，給通用ATS軟件設計提供了解決方案。

1 ATLAS 2K

1962年，為了描述UUT的測試需求，美國的ARINC（Aeronautical Radio Incorporation）公司開(kāi)始發(fā)展ATLAS（Abbreviated Test Language for Avionics System）語(yǔ)言，并于1968年定下ARINC Std 416-1標準。ATLAS獨立于測試設備，提供了一種在UUT工程師、TPS開(kāi)發(fā)人員和TPS最終用戶(hù)之間明確傳送信息的方式。ATLAS用標準信號和基于事件的表達方式描述UUT的測試需求，通過(guò)編譯器，這些描述代碼可在指定的ATS上執行。

進(jìn)入20世紀90年代以來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)更新的加快和測試需求的增長(cháng)，ATLAS暴露出了很多問(wèn)題，比如：更新速度慢；開(kāi)發(fā)工具昂貴；ATLAS體系龐大、模糊等。這一切限制了ATLAS的進(jìn)一步發(fā)展。ATLAS 2K是由Test Description Sub-Committee of SCC 20在A(yíng)TLAS的基礎上制訂的新標準，它采用SMML（Signal and Method Modeling Language）語(yǔ)言和面向對象技術(shù)，給ATLAS語(yǔ)言減了肥，優(yōu)化了程序結構，增強了對UUT測試需求描述的準確性；并且可在任何支持COM技術(shù)的平臺上使用圖形工具進(jìn)行編程，簡(jiǎn)化了程序設計。

1.1 ATLAS 2K模型

ATLAS 2K模型建立在層狀信號組件模型之上，由信號基類(lèi)、基本信號組件和復合信號組件三層組成。

圖1給出了用SMML語(yǔ)言構建的類(lèi)名為SignalFunction的信號基類(lèi)模型。SMML源于Haskell Function Language，提供了用于描述信號屬性和方法的機制，通過(guò)制定語(yǔ)法規則和大量預定義動(dòng)作來(lái)實(shí)現對信號類(lèi)的定義。通常情況下，信號基類(lèi)包括信號輸入端（In）、事件輸入端（Sync）、信號輸出端（Out）、控制參數輸入端（屬性）、被測信號輸出端（Value）等功能接口。當然，不同類(lèi)型的信號也可以包括不同的接口，如激勵信號類(lèi)可以沒(méi)有In接口、Value只對傳器信號有效等。

信號（Signal）和事件（Event）是標準化的信號類(lèi)接口，組成元素包括屬性和方法。屬性標志著(zhù)信號對象的當前狀態(tài)，如運行、暫停、停止等；方法則實(shí)現在狀態(tài)之間切換。

信號基類(lèi)模型提供了消息（連續的為信號，離散的為事件）傳送機制，用來(lái)改變信號對象的狀態(tài)和行為。信號對象可以通過(guò)In/Sync接口接收其它對象送來(lái)的消息，也可以把消息通過(guò)Out接口傳遞給其它對象。例如，一個(gè)Ready事件可把信號對象由停止（Stop）狀態(tài)變?yōu)檫\行（Run）狀態(tài)；一個(gè)Active事件可以讓傳感器信號對象執行數據采集操作等。

信號類(lèi)經(jīng)例化后，可以仿真某些角色信號（如激勵信號、測試信號、事件調節器信號、信號調節器信息等）、UUT節點(diǎn)等。

ATLAS 2K模型的基本信號組件層提供了可重用、經(jīng)格式化描述的基本信號（底層信號），它們是基于COM技術(shù)的對信號類(lèi)繼承、封裝并進(jìn)一步標準化的產(chǎn)物。每個(gè)基本信號組合件都存在一個(gè)靜態(tài)SMML描述和一個(gè)抽象的運行期控制模型，前者定義信號特片，后者在某一特定ATS中定義信號的行為。通過(guò)這些基本信號組件可以定義所有較高層的信號。

ATLAS 2K模型的復合信號組件庫與ATLAS的EXTEND功能類(lèi)似，通過(guò)定義基本信號組件產(chǎn)生的復合信號和使用這些信號的規則，實(shí)現了對信號的擴展。圖2給出了由基本信號組件1和2實(shí)現復合信號n的示意圖。復合信號組件可以仿真復雜信號，如射頻（RF）信號、數據總線(xiàn)信號等。

1.2 ATLAS 2K的工程應用

在支持COM組件開(kāi)發(fā)的編程平臺（如VC++、VB等和相應開(kāi)發(fā)工具的支持下，ATLAS 2K可應用在“面向信號”的ATS設計中。具體應用如下：裝配信號組件實(shí)現對UUT的測試需求描述，生成ATLAS 2K TPS；通過(guò)編譯器編譯后，轉變成能在A(yíng)TS上執行的代碼；在充分考慮自身時(shí)序要求和儀器功能限制的前提下，實(shí)現與特定ATS的集成。

下面的VB代碼給出了應用信號組件在某一測試節點(diǎn)PL-1上建立和撤銷(xiāo)一個(gè)振幅為0.5V、頻率為1000Hz的信號的全過(guò)程。

Dim mySig as Source

Set mySig=A2K.Require("SinusoidalVoltage") //建立信號

mySig.Amp.Units=V

mySig.Amp=0.5

mySig.Freq="1000Hz"

Set cnx=A2K.Require("OneWire") //建立節點(diǎn)

Cnx="PL-1"

Set cnx.in=mySig.out //連接節點(diǎn)

Set cnx=Nothing //節點(diǎn)初始化

mySig.out.Run //產(chǎn)生信號

mySig.out.Stop //撤銷(xiāo)信號

mySig.in=Nothing

mySig=Nothing

ATLAS 2K作為測試標準信號，實(shí)現了代碼重用和移植。對于新ATS，只要結合新測試資源信息，對ATLAS 2K代碼重新編譯就可在新系統中運行。

2 IVI-Signal Interface標準

IVI-Signal Interface標準是IVI基金會(huì )在IVI-MSS模型的基礎上進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)的，它對IVI-MSS的RCM進(jìn)一步封裝，以信號接口的形式對外提供測試服務(wù)。

2.1 IVI-Signal Interface模型

IVI-Signal Interface模型的體系結構如圖3所示。

IVI信號組件是帶有標準信號接口的IVI-MSS角色組件，通過(guò)這些接口可用一系列方法執行信號操作，如初始化、建立、連結、更改等。它允許客戶(hù)應用程序控制儀器設備上的物理信號，如初始化、切換等操作。下面的VB代碼給出了在地址為1的某GPIB儀器上產(chǎn)生振幅為0.5V、頻率為1000Hz的正弦信號的全過(guò)程。

Dim mySigSource as IviSignalSource

MySigSource.Init("GPIB:1:INSTR") //初始化

Dim control as ParamValSet

control.Add("Amp",0.5) //指定信號電流參數

control.Add("Freq",1.0E6,2.0) //指定信號頻率參數