嵌入式模塊自動測試系統(tǒng)軟件設計

季玉香，唐曉強

（國網(wǎng)冀北電力有限公司技能培訓中心（保定電力職業(yè)技術學院），河北 保定 071000）

隨著信息技術的不斷發(fā)展，計算機系統(tǒng)硬件和軟件都得到相應的發(fā)展和提升，嵌入式系統(tǒng)的硬件規(guī)模和性能得到極大的提升，嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)和應用具有一定的復雜性和規(guī)模性，正是由于其運行環(huán)境的特殊性，對其系統(tǒng)的應用和開發(fā)的精度要求非常高。只有穩(wěn)定、可靠的系統(tǒng)，才能保證在嵌入時，不會影響原始系統(tǒng)運行。開發(fā)和研究嵌入式自動測試系統(tǒng)，成為當前相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要課題。軟件質(zhì)量對整個產(chǎn)品的質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用，繼續(xù)我們進一步提升嵌入式領域的自動測試技術水平，以保證產(chǎn)品檢測質(zhì)量，并提升軟件的可靠性，縮短整個系統(tǒng)的開發(fā)周期。

1 傳統(tǒng)軟件設計中存在的問題

目前該單位采用傳統(tǒng)的單片機系統(tǒng)進行自動測試和控制操作，其運算能力低下，主要采用傳統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理技術。隨著現(xiàn)代作業(yè)的不斷變化，已經(jīng)無法滿足其需求。其主要存在問題包括：

1.1 開發(fā)平臺不同數(shù)據(jù)類型結構不統(tǒng)一

網(wǎng)絡程序具有多樣性，開發(fā)的平臺也是多種多樣的，包括Windows、Linux等，兩者的平臺不同就會導致處理器存在很大的差異，數(shù)據(jù)庫的選擇上也會有所不同，這種平臺的差異，數(shù)據(jù)庫安裝的差異都會導致類型和結構的不統(tǒng)一，比如說Windows可以直接對一個網(wǎng)絡程序進行訪問，但是Linux需要安裝所訪問程序的相關軟件；其次處理器的不同使字的長度存在一定的差異，由于不同的處理器所支持的體系結構不同，從而導致子長不同，形成結構的差異性。這種差異產(chǎn)生的最主要原因是因為控制臺和測試臺在開發(fā)的過程中選擇了不同的開發(fā)環(huán)境，使用了不通的編程語言，環(huán)境和語言的差異最終導致了數(shù)據(jù)類型結構的不同。

1.2 數(shù)據(jù)庫備份及恢復不及時

首先要解決數(shù)據(jù)源的配制問題，數(shù)據(jù)源是數(shù)據(jù)庫信息的主要來源，而自動測試系統(tǒng)的備份和恢復是通過控制臺進行，所以控制臺要合理的配制這些數(shù)據(jù)源，通過特定的網(wǎng)絡程序實現(xiàn)數(shù)據(jù)源的有效配置但，但是很多的控制系統(tǒng)都沒有及時的對這些數(shù)據(jù)源進行配制，實踐的延誤在一定程度上影響了數(shù)據(jù)的備份，有些控制 系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)源配制時沒要根據(jù)規(guī)定的程序和方法，導致數(shù)據(jù)源配制不合理；由于數(shù)據(jù)庫的儲存量較大，儲存的信息較多，一直到測試結束再對數(shù)據(jù)庫進行配制很有可能丟失部分數(shù)據(jù)，尤其是在測試項目較多的時候，沒有在每一個項目測試結束后進行配置很有可能導致項目數(shù)據(jù)的遺漏，從而影響數(shù)據(jù)庫的備份和數(shù)據(jù)庫的恢復。以上問題都是數(shù)據(jù)庫備不及時，沒有定期定時備份所導致的。控制臺和測試臺如圖1所示。

圖1 控制臺和測試臺Fig.1 Console and test bench

1.3 測試報告的設計和生成

測試報告是對測試過程的概述，測試結果的說明和分析，為了真實的反映測試的情況，我們在對測試報告進行設計時要充分的考慮這些問題，包括測試的方法，測試的問題，測試的結果以及最后的分析都要在測試報告中體現(xiàn)。但是目前很多自動測試系統(tǒng)的測試報告都不夠全面，往往只關注了測試的結果，沒有反映測試的問題，也沒有對這些問題進行分析；其次測試報告的種類較多，目前應用最廣泛的文字報告大多基于一定的網(wǎng)絡平臺，比如說WORD、EXCEL等，這些網(wǎng)絡模板的應用雖然有利于測試報告的生成，但是帶來的問題也是不容小覷的，尤其是測試的項目和模塊存在很大的差異，但是在生成報告的時候并沒有考慮這些差異，更多的采用同一種方法進行報告設計和生成。這些報告設計和生成問題都嚴重的影響了測試效果的反映狀況，對發(fā)現(xiàn)問題和解決問題產(chǎn)生了很大障礙。

2 系統(tǒng)升級與優(yōu)化設計

該單位為了實現(xiàn)對對象的靜態(tài)幾何參數(shù)的測試，采用監(jiān)測系統(tǒng)，使用現(xiàn)代便攜式軌道檢測儀器，極大地降低了工作人員的工作量。其系統(tǒng)設計的優(yōu)化方案如下：

在SoC的設計理念上融合ARM系列的微處理技術，應該嵌入式系統(tǒng)更好的升級系統(tǒng)。ARM核以高性能、低能耗的特點，在系統(tǒng)中配制IC制造廠生產(chǎn)的大量片上外設，進一步提升ARM系列處理器擁有良好的嵌入式功能。系統(tǒng)設計采用ARM7TDMI核處理器S3C44BO，完成自動測試。其主要的核心構成系統(tǒng)包括通信核數(shù)據(jù)兩個模塊，具體分析如下：

2.1 軟件網(wǎng)絡通信設計

通信是網(wǎng)絡設計的重要組成部分，在整個嵌入式模塊自動測試系統(tǒng)中占有非常重要的地位，這種通信功能主要是通過一種網(wǎng)絡編程的接口和網(wǎng)絡中不同的應用程序進行通信，然而這中網(wǎng)絡編程的接口具有一定的特殊性，需要依靠TCP/IP的數(shù)據(jù)進行套接字的連接，所謂的套接字也就是兩個程序進行通訊連接的一個端點，要想保證網(wǎng)絡通信的正常，我們就需要確保套接字的功能。這種軟件網(wǎng)絡通信的設計使各網(wǎng)絡程序很好的交流，形成一個良好的資源共享平臺，不僅有利于對這些網(wǎng)絡程序進行統(tǒng)一的控制，形成一個良好的控制系統(tǒng)，還對嵌入式模塊測試系統(tǒng)有著進一步的改進和完善，使其更好的發(fā)揮測試作用[1-2]。

由于網(wǎng)絡通信具有及時性和全面型的特點，自動測試系統(tǒng)需要通過這樣的軟件網(wǎng)絡通信來更好的接收和傳輸信息，自動測試系統(tǒng)軟件網(wǎng)絡通信的設計和開發(fā)是一項復雜的工程，由于自動測試系統(tǒng)不能直接的進行通信，需要依靠數(shù)據(jù)包來達到通訊的需求，這也就給網(wǎng)絡通信設計提出了更高的要求。我們在進行實際的設計和開發(fā)的時候要留有一定空間的緩沖區(qū)，為通訊的全面性和穩(wěn)定性提供一定的保障；其次在設計的時候要遵循通信的原則和協(xié)議，比如說TCP/IP的協(xié)議就是我們在開發(fā)時必須遵守的，要堅持這些原則的條件下進行設計和開發(fā)，使各網(wǎng)絡程序的功能和性能能夠有效發(fā)揮，推動嵌入式模塊自動測試系統(tǒng)的進一步發(fā)展[3],如圖1所示。

圖2 網(wǎng)絡通信設計流程圖Fig.2 Network communication design flow

2.2 數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫是自動測試系統(tǒng)實現(xiàn)控制和管理職能的主要場所和依據(jù)，通過網(wǎng)絡通信，自動測試系統(tǒng)對各網(wǎng)絡程序形成了一個整體控制，整體控制的來源就是這些數(shù)據(jù)庫的信息，通過數(shù)據(jù)庫反應的網(wǎng)絡信息可以清楚的了解網(wǎng)絡程序出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)和地方，為解決這些問題提供一定的參考[4]。其次數(shù)據(jù)的管理和儲存也是要依靠數(shù)據(jù)庫來進行的，要想保證數(shù)據(jù)庫信息的準確性和全面性，自動測試控制系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)庫直接的操作，比如說我們經(jīng)常用到的ADO、DAO等，這些就是直接操作數(shù)據(jù)庫的方式，由于開發(fā)的平臺存在很大的差異，那么我們在進行操縱的時候就要根據(jù)不同的平臺選擇不同的方法。

自動測試所設計的項目包含方方面面的內(nèi)容，如果所有的項目測試的數(shù)據(jù)都集中在一張數(shù)據(jù)表上，不僅會給數(shù)據(jù)分析和查找?guī)Я寺闊€會影響整個自動測試系統(tǒng)的功能，這也就要求我們在對數(shù)據(jù)庫進行設計時要重點考慮這一問題，盡可能的把每一個項目的數(shù)據(jù)用獨立的數(shù)據(jù)表來記錄，是表格反映的信息清楚明了；由于嵌入模式不是單一不變的，針對不同的自動測試系統(tǒng)有 不同的類型選擇，如果每一種類型的嵌入模式都記錄在同一張表格上，不能很好的將各類型的模式進行分類，不僅降低了工作效率，還影響了自動測試的效果，為了避免這一情況的出現(xiàn)，在對數(shù)據(jù)庫進行設計時要給不同類型的嵌入模式用不同的表格記錄，更全面的反映信息；同時還要對測試的時間、測試的項目、測試的模式以及測試的人員進行總體記錄，在出現(xiàn)問題是能夠及時的發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)的原因，并且快速的采取解決措施[5-6],如圖3所示。

圖3 自動測試系統(tǒng)Fig.3 Automatic test system

3 系統(tǒng)嵌入式自動測試優(yōu)化體會與效果

通過本次實驗研究，筆者總結提出，要保證嵌入式系統(tǒng)自動測試的質(zhì)量核效率，應該在結構設計時，注意從以下幾個方面考慮：

3.1 改善結構的統(tǒng)一性

造成結構不統(tǒng)一最主要的原因是因為控制臺和測試臺不同環(huán)境和編程語言的選擇，為了解決這一問題，我們就要更好的發(fā)揮網(wǎng)絡通信功能，雙方在制定通信協(xié)議時要根據(jù)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)形式和儲存方式進行有效的溝通，減小數(shù)據(jù)庫之間的差異，改善結構的統(tǒng)一性。

3.2 及時的備份和恢復數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫的備份是為了更好的儲存信息，一旦數(shù)據(jù)受到損壞，就可以利用備份將損壞的數(shù)據(jù)恢復，但是數(shù)據(jù)庫的備份和恢復都有一定的條件限制，需要在特定的環(huán)境下進行，為了更好的保證數(shù)據(jù)庫的備份和恢復功能，我們應該對備份和恢復的策略進行更加深入的研究。比如說在測試大型項目或者多個項目時，要在每一個環(huán)節(jié)結束后都進行備份，不能再全部結束后備份，從而保證數(shù)據(jù)庫信息的全面性，在數(shù)據(jù)庫受到損害時也能夠全面的恢復[10-11]。

3.3 嚴格控制測試報告的設計和生成

上述中提高設計報告存在不全面問題，這也就要求我們在設計測試報告時包含的內(nèi)容要全面，包括測試時間、地點、人員，測試方法、步驟、問題以及結果分析，不能只有結果的顯示而沒有過程的探討；其次要根據(jù)測試模塊的不同和項目的不同生成不同的測試報告，利用現(xiàn)代化的網(wǎng)絡技術，合理的選擇報告的平臺和生成方式，更好的反映測試效果。

通過本次系統(tǒng)的優(yōu)化設計，該系統(tǒng)能順利完成控制和運算操作，具有12位高性能AD轉換器的MAX197設備，能順利完成傳感器信號的轉換，并成功將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)整體運行效率由原來的65%，提升到現(xiàn)在的89%，取得非常理想的實踐效果。

4 結束語

綜上所述，隨著嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)實踐的不斷深入，嵌入式在實踐中的應用也越來越廣泛。而隨著產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)實踐活動的逐漸復雜和多樣化，我們迫切需要一種測試系統(tǒng)軟件的開發(fā)和應用，能在軟件開發(fā)的單元階段、集成階段以及系統(tǒng)階段等對嵌入式系統(tǒng)軟件進行實時的在線跟蹤式測試與分析，從而全面提高整體系統(tǒng)運行的可靠性。這樣才能保證質(zhì)量和效率。本文主要針對一種嵌入式自動測試系統(tǒng)軟件的構成、模塊框架以及實踐應用等多方面問題進行分析，證明嵌入式模塊自動化測試系統(tǒng)軟件的開發(fā)和應用，具有重要的現(xiàn)實價值和意義，值得我們深入探討。

[1]于文龍,應朝龍,王巖，等.嵌入式自動測試系統(tǒng)模塊優(yōu)化配置方法研究[J].宇航計測技術,2008,28(3):48-51.

[2]宋秦,翟正軍.嵌入式模塊自動測試系統(tǒng)軟件設計若干問題的研究[J].測控技術,2010,29(4):67-69.

[3]晏良俊,周茂華.基于PMAC嵌入式多軸控制卡的旋轉變壓器測試系統(tǒng)[J].機床與液壓,2010,38(3):78-80.

[4]陳翔,夏應龍.一種基于嵌入式Internet的自動測試系統(tǒng)[J].福建電腦,2004,(2):53-54,50.

[5]吳福盛.基于虛擬儀器的直放站自動測試系統(tǒng)的設計[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學,2007.

[6]余攀峰,周天文.基于嵌入式系統(tǒng)的自動售貨機測試系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計算機,2011,24(1):43-44,46.

[7]張會影.一種嵌入式核心控制系統(tǒng)的研究與應用[J].工業(yè)控制計算機,2010,23(11):37-39.

[8]唐云波.幅頻特性自動測試系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].成都：西華大學,2013.