基于某型投放裝置的通用性測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

陳紹煒，孫 浩，姚 威，張 帥

（西北工業(yè)大學(xué) 電子信息學(xué)院，陜西 西安 710129）

隨著各類測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)試技術(shù)的不斷發(fā)展，需要多種測(cè)試軟件和測(cè)試設(shè)備對(duì)相應(yīng)的產(chǎn)品和組件進(jìn)行專用測(cè)試，相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備和測(cè)試軟件有時(shí)多達(dá)十幾臺(tái)十幾種，使得硬件成本和人力資源造成大量浪費(fèi)。其使用、維護(hù)、升級(jí)、維修等問(wèn)題成為其研制瓶頸。

投放裝置是導(dǎo)彈發(fā)射裝置中的重要組成部分，它對(duì)導(dǎo)彈當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行測(cè)控，并決定傳輸通信消息、點(diǎn)火、發(fā)射等一系列動(dòng)作。投放裝置中各部分組件的性能測(cè)試對(duì)導(dǎo)彈與投放裝置之間的通信和導(dǎo)彈各部分的正常工作至關(guān)重要。由于投放裝置中有多個(gè)部分的組件，每個(gè)部分的狀態(tài)和功能不同，需要對(duì)其每個(gè)部分進(jìn)行單項(xiàng)測(cè)試，以保證其整體的安全穩(wěn)定性。以某型投放裝置測(cè)試儀測(cè)試軟件設(shè)計(jì)為背景，考慮到軟硬件資源的充分利用、測(cè)試的通用性、流程的可配置性。如何實(shí)現(xiàn)，將是硬件資源分配與上位機(jī)軟件程序開(kāi)發(fā)過(guò)程的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文介紹了某型投放裝置測(cè)試儀通用性測(cè)試軟件的構(gòu)架與其如何通過(guò)上位機(jī)程序的設(shè)計(jì)和硬件資源配置來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的通用性。

1 通用化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)層化結(jié)構(gòu)

通用性，是自動(dòng)化測(cè)試[1]系統(tǒng)研究的核心問(wèn)題。立足通用性測(cè)試的共同特點(diǎn)，我們采用層化結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)通用性測(cè)試系統(tǒng)。在分層策略中，我們遵循如同通信系統(tǒng)中OSI層次模型。將相同類型的歸為一層。通用化測(cè)試系統(tǒng)分層[2]結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 通用化測(cè)試系統(tǒng)層結(jié)構(gòu)Fig.1 Universal test system layer structure

應(yīng)用層，測(cè)試軟件完成對(duì)投放裝置各個(gè)板卡的測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試類別、測(cè)試要求、測(cè)試方法的配置。完成通用化測(cè)試儀自身的自檢、校準(zhǔn)功能[3]。

平臺(tái)層，通過(guò)工控加固計(jì)算機(jī)，使其能夠在各種內(nèi)場(chǎng)、外場(chǎng)惡劣的測(cè)試環(huán)境中提供穩(wěn)定性保障。電源組件根據(jù)各個(gè)信號(hào)所需電壓電流值，選擇可調(diào)節(jié)型電源，來(lái)完成各個(gè)板卡、測(cè)試項(xiàng)目的電壓電流要求。

設(shè)備層，為完成投放裝置的各個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，工控機(jī)配以PCI卡，IO卡、AD卡、1553B卡，完成對(duì)各種測(cè)試項(xiàng)目的要求。

適配層，適配層采用自制PCB板。對(duì)各類信號(hào)進(jìn)行分配和轉(zhuǎn)換，經(jīng)轉(zhuǎn)換后接于適配板上的相應(yīng)端口。通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜連接適配板與測(cè)試對(duì)象的相應(yīng)端口進(jìn)行測(cè)試。配以保護(hù)電路，如若發(fā)生異常情況，則系統(tǒng)自動(dòng)斷電保護(hù)，保證系統(tǒng)的安全性。

對(duì)象層，投放裝置是飛機(jī)完成導(dǎo)彈通信、發(fā)射等一系列動(dòng)作的重要組成部分，測(cè)試對(duì)象包括了投放裝置控制盒、接口板、控制板等一系列需要測(cè)試的對(duì)象。

2 通用性測(cè)試設(shè)備總體設(shè)計(jì)

由于實(shí)際應(yīng)用中要求投放裝置的穩(wěn)定性和安全性，測(cè)試設(shè)備采用工控加固計(jì)算機(jī)為核心，配以PCI板卡為硬件平臺(tái)，以保證測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。在Visual C++平臺(tái)下，采用多線程[4]技術(shù)，保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性問(wèn)題。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖Fig.2 Whole system design

硬件方面，測(cè)試系統(tǒng)由工控機(jī)為平臺(tái)，搭載PCI系列IO卡、AD卡、1553B卡的硬件資源。通過(guò)IO卡，對(duì)IO信號(hào)進(jìn)行采集與輸出測(cè)試，以滿足測(cè)試對(duì)象的需求。通過(guò)AD卡對(duì)各路AD信號(hào)實(shí)現(xiàn)采集與輸出測(cè)試，通過(guò)對(duì)1553B的通信配置，來(lái)完成測(cè)試項(xiàng)目與測(cè)試對(duì)象之間的通信功能。硬件穩(wěn)定可靠，能夠適應(yīng)各種惡劣的測(cè)試環(huán)境。

軟件方面，通過(guò)對(duì)Excel表單中各個(gè)類型信號(hào)的編排，在軟件啟動(dòng)時(shí)，程序?qū)⒆x取Excel表中的各個(gè)信號(hào)量。讀入到程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)[5]中，并用于測(cè)試流程的設(shè)置。通過(guò)Excel表，我們可以寫入我們要測(cè)的端口的類型、屬性、和對(duì)應(yīng)的各個(gè)板卡的端口值。在設(shè)置測(cè)試流程時(shí)，選取之前在Excel表中寫入的相應(yīng)需要測(cè)試的項(xiàng)目、測(cè)試類型、測(cè)試的時(shí)間和測(cè)試要求，配置成流程文件。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)試對(duì)象的測(cè)試通用性。

測(cè)試過(guò)程中信號(hào)的狀態(tài)變化方面，采用數(shù)據(jù)錄入的方式，對(duì)各個(gè)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行波形錄取。通過(guò)專用示波器控件，在數(shù)據(jù)回放功能下可對(duì)錄取結(jié)果進(jìn)行觀察。詳細(xì)監(jiān)視了整個(gè)測(cè)試過(guò)程，有利于測(cè)試對(duì)象的功能排誤。

測(cè)試完成后，可對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行打印報(bào)表，對(duì)測(cè)試的各個(gè)項(xiàng)目和時(shí)間要求等有更直觀的了解。

在測(cè)試對(duì)象方面，由于投放裝置有多部分產(chǎn)品需要進(jìn)行專用測(cè)試，為了能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的通用性，降低軟件的多樣化和維護(hù)難度。我們加以調(diào)理適配板電路，對(duì)各個(gè)端口進(jìn)行合理分配和調(diào)理轉(zhuǎn)換。不同測(cè)試對(duì)象通過(guò)在Excel表中選用不同的的PCI端口進(jìn)行配置，并且選用不同的測(cè)試電纜，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種測(cè)試對(duì)象的通用性。

3 軟硬件關(guān)鍵性通用設(shè)計(jì)

3.1 通用性測(cè)試組建流程

投放裝置分為接口板、控制板、控制盒等幾部分組成。各部分功能不同分工不同，通過(guò)測(cè)試需求，對(duì)軟件測(cè)試流程進(jìn)行配置，對(duì)硬件資源進(jìn)行分配，從而實(shí)現(xiàn)其單個(gè)軟硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多種不同測(cè)試的需求。通用性測(cè)試組建[6]的總流程如圖3所示。

圖3 通用性測(cè)試組建總流程Fig.3 General test total process

3.2 硬件資源分配的通用性設(shè)計(jì)

硬件的通用性方面，由于投放裝置各個(gè)部分測(cè)試要求不同，所需的硬件電路也不同，測(cè)試所需的PCI板卡可能需要很多塊，適配調(diào)理電路也可能需要多種。本設(shè)計(jì)利用多端口的PCI板卡，完全滿足各個(gè)對(duì)象所需的信號(hào)測(cè)試個(gè)數(shù)。由適配板將不同測(cè)試信號(hào)進(jìn)行調(diào)理之后接入PCI板卡。通過(guò)硬件配置和Excel表中對(duì)PCI測(cè)試端口的選擇，可僅選用對(duì)應(yīng)測(cè)試對(duì)象的不同測(cè)試電纜即可完成各部分的測(cè)試，不需要多塊PCI卡和多種適配調(diào)理電路。實(shí)現(xiàn)了其硬件方面的通用性。這樣就減少硬件資源的浪費(fèi)，如測(cè)試對(duì)象有所修改，只需重新制作相應(yīng)的測(cè)試電纜并重新配置Excel端口配置文件即可，減輕了研制費(fèi)用和測(cè)試設(shè)備各部分的維護(hù)問(wèn)題。

硬件資源分配過(guò)程如下。首先，根據(jù)需要測(cè)試部分的要求，合理選擇測(cè)試所需的PCI板卡，并將各個(gè)信號(hào)的類型通過(guò)寫入配置文件進(jìn)行資源的分配。選擇適當(dāng)?shù)碾娫茨ＤK兒和接口電纜，連接測(cè)試對(duì)象，然后利用通用性軟件對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行專項(xiàng)的測(cè)試流程配置。

3.3 軟件的流程化通用性設(shè)計(jì)

軟件的通用性方面，由于測(cè)試對(duì)象的多樣化要求，軟件采用配置測(cè)試流程的方式來(lái)對(duì)各個(gè)測(cè)試對(duì)象進(jìn)行專項(xiàng)測(cè)試。比起專用的測(cè)試軟件，這樣的方式，可以減輕軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的難度。以往的測(cè)試軟件，只對(duì)某個(gè)設(shè)備進(jìn)行專項(xiàng)的測(cè)試，換了一種設(shè)備或者設(shè)備有所改變和更新，軟件就需要重新編譯或升級(jí)，加大了軟件開(kāi)發(fā)方面的工作量。測(cè)試流程的配置過(guò)程如圖4所示。

圖4 流程配置過(guò)程Fig.4 Configuration process

通過(guò)測(cè)試對(duì)象的要求，讀取硬件配置文件，將所需的測(cè)試板卡、測(cè)試類型、測(cè)試條件讀入程序數(shù)據(jù)庫(kù)中。對(duì)被測(cè)對(duì)象的信號(hào)類型、出現(xiàn)時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、量值范圍、1553B通信消息的準(zhǔn)確性進(jìn)行完整的流程配置。通過(guò)配置好的流程和數(shù)據(jù)庫(kù)中所保存的各項(xiàng)所需的測(cè)試數(shù)據(jù)，控制各個(gè)PCI板卡進(jìn)行測(cè)試。為了實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程中的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性問(wèn)題，本軟件采用多線程技術(shù)，嚴(yán)格控制了各個(gè)被測(cè)信號(hào)的出現(xiàn)時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、量值范圍、測(cè)試所需的通信信息等。保證了測(cè)試系統(tǒng)在不同對(duì)象的測(cè)試要求下的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性問(wèn)題。

流程配置完畢，通過(guò)程序的手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試，可對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試或手動(dòng)的一個(gè)個(gè)信號(hào)的測(cè)試。通過(guò)軟件中的數(shù)據(jù)錄取和回放功能，可對(duì)每個(gè)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)觀察，并排誤。在測(cè)試過(guò)程中，對(duì)每項(xiàng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行實(shí)時(shí)提示，并在測(cè)試結(jié)束后對(duì)測(cè)試結(jié)果生成報(bào)表，更加直觀的反應(yīng)出各個(gè)信號(hào)的狀態(tài)和錯(cuò)誤原因。

在自動(dòng)和手動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，通過(guò)軟件內(nèi)部輪詢的方式，對(duì)各信號(hào)的測(cè)試類型、輸入/輸出方式、測(cè)試要求進(jìn)行分析，并控制PCI板卡做出相應(yīng)的操作。測(cè)試過(guò)程中，多線程程序同時(shí)運(yùn)行測(cè)試、數(shù)據(jù)錄取和波形顯示功能，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前信號(hào)的狀態(tài)變化波形。更加直觀的反應(yīng)出測(cè)試中所出現(xiàn)的問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中以投放裝置測(cè)試儀的通用性設(shè)計(jì)為背景，詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)的通用性設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方法。本設(shè)計(jì)采用了層次化、流程化、測(cè)試過(guò)程和硬件資源可配置化的通用性思想，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試儀對(duì)多種測(cè)試對(duì)象的通用性設(shè)計(jì)。通用性測(cè)試設(shè)備降低了硬件資源的浪費(fèi)和研制費(fèi)用，在產(chǎn)品更新?lián)Q代的情況下，相比傳統(tǒng)的專用測(cè)試設(shè)備，本系統(tǒng)能夠滿足多種測(cè)試對(duì)象的測(cè)試要求。在當(dāng)今武器裝備不斷發(fā)展和更新?lián)Q代的今天，通用性測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有著重要的意義。

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