基于虛擬儀器技術(shù)的固定電話(huà)用戶(hù)板測試系統

2004年9月A版

摘  要：介紹一種用于A(yíng)TLCD/ATLCE板的自動(dòng)化測試系統。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器；測試系統；負載板；LabVIEW

　　ATLCD是上海貝爾-阿爾卡特生產(chǎn)的用于固定模擬電話(huà)系統的32路用戶(hù)板，安裝在終端固定模擬電話(huà)機和電話(huà)交換局之間，起到模擬/數字信號轉換，多路復用等功能。ATLCD測試系統的目的是在生產(chǎn)的ATLCD用戶(hù)板出廠(chǎng)之前對它進(jìn)行全面的測試，需要測試的功能包括電話(huà)特性測試和發(fā)送接收測試。由于A(yíng)TLCD可以同時(shí)連接32路固定電話(huà)的用戶(hù)板，所以需要對32路分別進(jìn)行同樣的測試。

　　在電話(huà)特性測試中，需要測試的是當終端固定電話(huà)機處在不同的工作狀態(tài)時(shí)，用戶(hù)板是否正確響應并提供相應的功能支持，這一類(lèi)測試主要是測量用戶(hù)板在不同工作狀態(tài)下的電壓電流，以及特定信號，例如振鈴和計費信號的特性。而在發(fā)送接收測試中，需要測試的是在通話(huà)建立之后用戶(hù)板的語(yǔ)音編碼解碼，多路復用等功能是否正確。

測試系統

　　圖1是兩個(gè)固定電話(huà)用戶(hù)A和B建立通話(huà)時(shí)的信號連接圖。在信號傳輸過(guò)程中，用戶(hù)板需要提供數模轉換，模數轉換，編碼解碼，多路復用(一個(gè)用戶(hù)板可以連接多個(gè)模擬電話(huà)機)等功能，而在建立通話(huà)的過(guò)程中，用戶(hù)板還需要提供摘掛機檢測、振鈴等功能。

　　本測試系統對用戶(hù)板進(jìn)行的測試包括電話(huà)特性測試和發(fā)送接收測試。在實(shí)際通話(huà)中，從用戶(hù)終端A和B分別連接到電話(huà)局交換設備是對稱(chēng)的線(xiàn)路，因此在測試中只需要建立起其中一半即可完成所有的測試。

　　圖2是測試框圖，在電話(huà)局交換設備和用戶(hù)終端電話(huà)機之間通過(guò)被測的用戶(hù)板建立通話(huà)，在此過(guò)程中測試系統接入通話(huà)系統對用戶(hù)板的各項功能進(jìn)行測試。

硬件結構

　　基于測試需求，本測試系統的結構如圖3所示，由兩部分組成：模擬通話(huà)系統和PXI測試系統。通話(huà)系統包括局方板(相當于電話(huà)局方交換設備)，待測ATLCD板，和負載板(相當于終端固定電話(huà)機)，這三個(gè)板卡連接起來(lái)工作，就可以模擬出實(shí)際的電話(huà)通話(huà)系統。PXI測試系統是美國NI公司的基于PXI總線(xiàn)的測試系統，在PXI機箱中安裝所需的測試模塊，再通過(guò)軟件編程實(shí)現相應的測試功能，在本系統中，安裝了數字萬(wàn)用表，信號發(fā)生器，多路數字輸入輸出，高速數字輸入輸出等模塊。將PXI測試系統接入模擬通話(huà)系統，即可對處于工作狀態(tài)的ATLCD用戶(hù)板進(jìn)行測試。

　　在通信模擬系統中，局方板的功能則模擬電話(huà)局端的信號交換和路由功能，并提供RS-232的編程接口，允許PXI系統通過(guò)該接口向ATLCD用戶(hù)板發(fā)送指令，讓ATLCD用戶(hù)板進(jìn)入相應的工作狀態(tài)。負載板的功能是模擬32個(gè)終端固定電話(huà)機，并將需要測量的信號的連接至PXI測試系統，負載板負責在測量時(shí)、在確定的測量項將正確的負載接入測量電路。

　　在PXI測試系統中，測試程序對信號發(fā)生器進(jìn)行編程控制，使其產(chǎn)生頻率和幅度可調的模擬信號，并將信號波形輸入負載板。與此同時(shí)多路數字輸入輸出卡發(fā)送串口指令以及自定義的控制指令至負載板，使得負載板將正確的負載接入待測ATLCD板。在做數字-模擬測試項時(shí)，測試程序控制高速數字輸入輸出卡向ATLCD板輸出數字脈沖序列，在做模擬-數字測試項時(shí)，測試程序控制高速數字輸入輸出卡從ATLCD板讀取返回的數字脈沖序列。數字萬(wàn)用表的作用是讀取待測量的返回信號，測試程序對采集到的信號進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，最終得到正確的測試結果。

軟件結構和功能

　　整個(gè)軟件是在NI公司的面向對象的圖形化編程語(yǔ)言L(fǎng)abVIEW 7.1下開(kāi)發(fā)完成的，層次結構如圖4所示，從上到下分為三層：高層應用程序，中層功能實(shí)現，以及底層的驅動(dòng)程序和開(kāi)發(fā)環(huán)境支持。

　　底層開(kāi)發(fā)環(huán)境和驅動(dòng)程序接口是由軟硬件廠(chǎng)商提供的，包括LabVIEW 7.1圖形化編程環(huán)境和板卡的驅動(dòng)程序。中層的功能實(shí)現是在LabVIEW環(huán)境下編程實(shí)現的子程序集，包括對不同板卡編程實(shí)現相應的測量功能模塊，對數據的處理分析模塊，語(yǔ)音信號的編碼解碼模塊，以及調用這些模塊實(shí)現的進(jìn)行特定測試項目的子測試模塊等。而高層的應用程序是最終提供給測試操作員使用的程序，具有完善的用戶(hù)操作界面和測試配置界面。

　　儀器測量功能模塊是調用儀器的驅動(dòng)程序編程實(shí)現的對某些特定信號進(jìn)行測量或控制的模塊。在本測試系統中用到的儀器資源有四類(lèi)：PXI-5411波形發(fā)生器模塊可以以40MSample/s更新率輸出任意波形，用于產(chǎn)生模擬語(yǔ)音信號；PXI-4070萬(wàn)用表模塊用于測量電壓電流，并可以1.8MSample/s采集波形；PXI-6508多路數字輸入輸出模塊，用于控制負載板上的繼電器，將需測試的信號連接至相應的測試模塊；PXI-6534高速數字輸入輸出模塊，用于采集在局方板和ATLCD用戶(hù)板之間傳輸的高速數字信號，并進(jìn)一步通過(guò)解碼得到模擬語(yǔ)音信號，或反過(guò)來(lái)產(chǎn)生數字信號給ATLCD用戶(hù)板。

　　另外在本系統中，還需用到RS-232串口編程來(lái)對ATLCD用戶(hù)板編程，讓ATLCD用戶(hù)板進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。相應地，在軟件中，我們實(shí)現了五個(gè)儀器相關(guān)的子程序集來(lái)使用這些儀器資源，實(shí)現所需的測量或控制功能。

　　在使用儀器測量功能模塊獲得所需測量的信號之后，我們需要依照一定的測試測量算法來(lái)判定所測得的信號是否在合理范圍之內。在電話(huà)特性測試中，電壓和電流可以直接測量得到，而振鈴信號，計費信號，和雙音多頻信號等，則需要對采集的信號做時(shí)域和頻域分析，才能得到所需的參數。在發(fā)送接收測試中，則涉及語(yǔ)音信號的PCM編碼解碼等算法。相應的在軟件中，我們實(shí)現了一個(gè)子程序集來(lái)完成所需的測試測量算法和編碼解碼算法。

　　子測試功能模塊是在整個(gè)測試系統運行時(shí)，獨立完成一個(gè)測試項目的功能模塊，多個(gè)子測試功能模塊共同完成整個(gè)系統的測試。我們實(shí)現了一組子測試模塊，每個(gè)子測試模塊對應一個(gè)測試項目，調用所需用到的儀器測量模塊和算法模塊來(lái)獲取信號并進(jìn)行分析處理，完成對該項目的測試。

　　系統調試程序是一組可以獨立運行的程序，分別使用一個(gè)或幾個(gè)儀器資源完成特定的操作，用于系統或特定子測試功能的調試。

　　在測試流程管理模塊中，實(shí)現對各子測試功能模塊的管理，錯誤處理，報告生成等功能。

　　最終提供給測試操作員使用的應用程序，具有完善的用戶(hù)操作界面和測試配置界面，允許用戶(hù)對測試項目，測試指標等進(jìn)行設置，并執行測試操作，對ATLCD用戶(hù)板進(jìn)行測試。

　　在實(shí)現上，主測試程序調用所有的子測試模塊，完成對被測對象的全面測試，并調用測試流程管理模塊對測試流程實(shí)施監控和生成測試報告。

基于虛擬儀器的操作界面

　　為了方便用戶(hù)操作使用本測試系統，我們使用LabVIEW 7.1設計了友好的操作界面。

　　用戶(hù)在執行生產(chǎn)測試之前可以先使用參數設置程序來(lái)設置測試系統的相關(guān)參數。參數設置程序中各個(gè)功能包括：

　　圖5給出了主測試程序的界面，主測試程序完成用戶(hù)身份識別、測試板基本信息讀入、對各測試項依次進(jìn)行測試、顯示測試結果等功能。

結語(yǔ)

　　本測試系統完成對ATLCD用戶(hù)板的全面測試，并提供完善靈活的系統設置，錯誤處理，報表生成等功能，已獲得用戶(hù)的驗收通過(guò)。長(cháng)時(shí)間的生產(chǎn)測試表明該測試系統工作狀態(tài)穩定，測試結果精確，且與同類(lèi)儀器相比本系統完成測試所需要的時(shí)間較短。

參考文獻:

1. Travis, Jeffrey. LabVIEW for Everyone. Prentice-Hall, 2001

2. National Instruments Corporation. The Interactive Encyclopedia of Measurement and Automation, 2002