洗衣機智能控制器自動化測試系統

【摘要】洗衣機智能控制器是洗衣機的最重要的部件，其質量在競爭中至關重要，因此，對新研制的控制器必須在確認其邏輯功能正確性以后，才能投入生產。本文提出了一種基于虛擬儀器技術的自動化測試系統。洗衣機控制器計算機輔助測試系統由PC機完成測試命令輸入，經自動化測試系統軟件處理后發送控制命令，由信號采集板驅動控制器運行；同時，由信號采集板采集控制器輸出的對外設的控制信息，上傳至PC機，經軟件系統處理后由PC機進行顯示、分析。

【關鍵詞】洗衣機控制器；自動測試；虛擬儀器

隨著洗衣機制造產業的發展，制造企業為了應付激烈的競爭，不斷推出新產品，控制器作為其功能控制中心，它的功能設計變得越來越復雜，同時，它的功能控制邏輯是否正確，其嵌入式系統運行是否正常，成為了判斷產品的質量好壞至關重要的標準。制造廠商在推出新產品前，為保障其產品質量，必須對智能家電產品進行全面、嚴格的性能測試已避免造成巨大損失，其中控制器測試是最主要的部分。智能控制器輔助測試技術應運而生。

洗衣機控制器輔助測試系統要實現自動化、多功能、可擴展性強、靈活、易用、維護成本低、價格便宜等優點，在設計時應該采用虛擬儀器技術的設計思想進行開發。洗衣機控制器輔助測試系統由PC機和信號采集板構成其硬件平臺，不再使用其它測試儀器。

一、洗衣機智能控制器測試系統需求分析

考慮到洗衣機控制器的高頻控制信號并不多，而且測試系統要求使用和維護簡單，選用Windows作為本嵌入式仿真測試系統的操作系統平臺便于測試者學習和使用。因為Windows并不是一個實時操作系統，因此不可能對測試數據進行實時采樣分析，分析過程只能放到測試結束后。對于低頻系統（KHz以下），系統可以設計測試腳本，然后測試時根據被測控制器的輸出信號實時生成測試用例；同時記錄測試結果，以供測試結束后分析。對于高頻系統，系統將不可能實時生成測試用例，只能將預先設計的波形灌入被測控制器的輸入端。家電控制器的控制信號屬于低頻信號，因此足以滿足要求。系統要對洗衣機控制器進行自動、實時的黑盒測試，要實現測試的實用性、靈活性和人性化，在測試模式設計上需要采用以下兩種測試模式：隨機測試和大綱測試。

隨機測試定義為：系統軟件模擬洗衣機控制設備的界面和按鍵操作（即對洗衣機控制面板的仿真），向目標控制器（控制板）輸入電平控制信號和環境輸入信號或脈沖控制信號和環境輸入信號，驅動控制器運行；在控制器運行過程中，采集控制器輸出端電平信號、脈沖信號、模擬信號以及少量非電量模擬信號等狀態信號，對其進行顯示、記錄，以便于分析查錯。

大綱測試定義為：采用測試大綱輸入模塊編輯的控制器測試大綱，經解釋后自動生成連續的控制器測試控制信號，結合傳感器輸入信號，用于驅動控制器執行；在控制器運行過程中，采集控制器輸出端電平信號、脈沖信號、模擬信號等狀態信號并進行連續的測試全過程的顯示、紀錄，以便于分析查錯。

兩種測試模式的的區別在于：前者是單步測試，后者是自動、連續測試；測試命令輸入方式前者采用設備仿真按鍵輸入方式，后者采用腳本語言編輯輸入方式或測試方案文件輸入方式；前者測試任務只能按時間序列順序執行，后者測試任務既可以采用順序執行，又可以判斷執行和循環執行。大綱測試可視作自動的連續執行多項隨機測試。大綱測試是洗衣機控制器輔助測試系統自動化測試的標志。

跟據這兩種測試方式，洗衣機控制器輔助測試系統因具有以下功能：

a.測試工程管理

b.測試環境設置

c.測試方案錄入

d.測試執行控制

e.外部設備仿真

f.測試數據顯示保存

g.測試結果分析輸出

二、洗衣機控制器輔助測試系統體系結構設計

洗衣機控制器輔助測試系統由硬件系統和軟件系統兩部分組成，硬件系統包括PC機和信號采集板兩大部分，軟件系統包括基于PC機的軟件系統和基于信號采集板的軟件系統。PC機和基于PC機的軟件系統合稱上位機，信號采集板和基于信號采集板的軟件系統合稱下位機。上位機程序完成測試控制，控制器狀態顯示、存儲和分析；而下位機程序主要完成被測目標控制器的驅動和狀態信息的采集。

1.洗衣機控制器輔助測試軟件系統體系結構設計

輔助測試軟件系統采用虛擬儀器的層次體系結構，并針對智能家電行業的具體應用，進行了更加詳細、有針對性的設計。其體系結構如圖1所示。

根據層次化體系結構，輔助測試軟件系統工作流程可簡單描述為兩個過程：

①自上而下的控制過程

測試人員明確測試任務和項目后，選擇已有的測試用例或輸入新測試用例。測試用例由數據庫保存和組織，程序調用測試用例，生成洗衣機控制器的命令，通過采集卡控制控制洗衣機控制器狀態改變。

②自下而上的控制器狀態采集過程

采集卡采集到的控制器狀態信息，轉換成符合控制器規定格式的狀態信息編碼數據，將其實時顯示并保存在數據庫中。程序從數據庫中讀取采樣數據，經過分析處理后，以文字、圖形化方式顯示目標控制器的狀態信息。

輔助測試軟件系統各功能層之間是相對獨立的，對信息的處理過程相互間是完全透明的，上層只調用直接下層功能，下層只對直接上層提供服務，交互只有通過層間接口實現。這種結構便于功能的擴展，且易于維護和設計標準化，使得輔助測試系統具有良好的通用性。

2.測試系統平臺設計

洗衣機控制器的輸入信號為：按鍵輸入信號（視控制器型號的不同由1個到10多個不等）；門開關控制信號；安全開關控制信號；水位開關控制信號等，一般為電平信號和或脈沖信號，電壓范圍0～5VDC。

洗衣機控制器的輸出主要是交流電，測試系統以檢測控制器主芯片或驅動電路的輸出為主，即檢測加在繼電器線圈或開關器件控制端上的電壓，電壓范圍為0～5VDC。采集控制器的輸出信號：洗滌電機驅動信號；進水閥驅動信號；排水閥驅動信號等。

測試系統選用工控機做主控計算機，可以保證測試系統硬件的可靠性要求。選用輸入/輸出卡來實現信號仿真平臺，控制器所需要的輸入信號由測試系統軟件產生并通過輸出板卡（模擬/數字量）提供。控制器的輸出信號通過輸入卡（模擬/數字量）進入測試系統，被測試系統的軟件接收并處理。一般產品的更新比較快，新產品會增加一些新功能或者在參數方面有所改進，為了能適應將來新產品的測試，在測試系統設計時將預留一些端口，便于以后擴展輸入、輸出端口，即在產品功能增加后也能實現相應的測試程序。

3.洗衣機控制器測試中輔助測試軟件系統概述

本測試系統的基本任務是完成控制器的軟件測試。整個測試系統軟件分成多個模塊來進行設計（如初始化模塊、測試用例生成模塊等）。測試程序啟動后可以進行測試也可以將測試結果進行查詢，在進行軟件測試時，可以使用已經建立好的測試用例（基本測試用例或組合測試用例，保存在數據庫中），也可以直接進行手動測試。測試結果存儲到數據庫中同時可以進行測試結果的顯示，并進行一些簡單判斷和基本參數的計算。

進行測試任務時，首先需要有測試用例，由于控制器的型號關系到歷史數據庫的處理及I/O口的分配問題，當確定控制器的型號及I/O定義后，程序將給出相應的控制面板和程序界面。用戶可以從數據庫中調用已有的測試用例，或創建新的測試用例，或在測試過程中調整激勵信號。測試用例進行合法性判定后登記入數據庫中，并進行初始化工作（包括數據庫，及板卡）。測試用例確定后程序進入測試，并可在測試進程中顯示控制器的輸入和采樣輸出數據，可保證測試的實時性。測試過程結束后，通過測試數據分析模塊的處理，分析出洗衣機在測試過程中出現的各種狀態（進水、洗衣、排水、脫水等）以及持續時間，計算出洗衣的水流周期等，并顯示。

I/O口的數據為開關量。對控制器的輸入信號，各個通道的開關量將同步的轉換電平。而采樣信號則按各自通道信號的特點以一定的頻率采樣，一般情況下將同步采樣。為了節約空間，對于開關量只記錄開始的電平值和電平變化的時間。

三、結語

控制器軟件自動測試系統將用戶的人工測試提升到計算機自動測試，并自動記錄測試結果，及時分析出被測軟件的設計錯誤，并把測試結果反饋給控制器軟件設計工程師以供改進。由于測試過程都記錄在數據庫中，也便于跟蹤軟件開發過程，便于測試資源的管理和維護。

參考文獻

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