構(gòu)件技術(shù)的通用自動測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

吳永強(qiáng)，潘 禎

（國網(wǎng)冀北電力有限公司技能培訓(xùn)中心（保定電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院），河北 保定 071000）

構(gòu)件技術(shù)的通用自動測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

吳永強(qiáng)，潘 禎

（國網(wǎng)冀北電力有限公司技能培訓(xùn)中心（保定電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院），河北 保定 071000）

本文主要分析當(dāng)前常見的幾種構(gòu)建技術(shù)的自動檢測系統(tǒng)軟件，例如VISA、GPRS、LXI等。闡述技術(shù)在實踐中的應(yīng)用與開發(fā)過程，介紹一種面向?qū)ο蟮腁TS軟件系統(tǒng)。針對該軟件系統(tǒng)的構(gòu)架進(jìn)行分析和自動測試。以期通過文中的分析能實現(xiàn)構(gòu)件技術(shù)自動化測試系統(tǒng)軟件的推廣和應(yīng)用。

構(gòu)件技術(shù)；自動化測試系統(tǒng)；系統(tǒng)軟件設(shè)計；設(shè)計實現(xiàn)

計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)構(gòu)成的信息技術(shù)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基石,人們社會進(jìn)入信息化時代以來,構(gòu)件技術(shù)成為基礎(chǔ)和關(guān)鍵部分。信息技術(shù)的普及和智能化發(fā)展,給我國各行業(yè)發(fā)展提供了重要的支撐。自動測試系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)在相關(guān)領(lǐng)域推廣開來,例如我國國防設(shè)備性能檢測、工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控等。其系統(tǒng)的自動化水平均能滿足實際需求,自動化檢測水平是保障設(shè)備與系統(tǒng)可靠性運行的重要前提,降低人力資本的投入成本,為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要的保障。

1 構(gòu)件化軟件系統(tǒng)的開發(fā)

基于構(gòu)件的開發(fā),開發(fā)軟件時,以體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),合理運用構(gòu)件組裝的多樣化形式,進(jìn)行軟件開的一個系統(tǒng)過程。在我國構(gòu)件化軟件系統(tǒng)開發(fā)的研究中,主要經(jīng)過以下幾個階段：

1.1 課題提出摸索階段

結(jié)合實踐應(yīng)用中,系統(tǒng)存在的問題和不足,具體問題具體分析,合理實時分析以及建模,同時,通過合適的uml模型將其表示出來。

1.2 摸索和模型初步設(shè)計階段

針對問題域,合理實施分析建模,通過模型求解,系統(tǒng)需要的構(gòu)件以及系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)均得到開發(fā)和推廣。針對可復(fù)用的構(gòu)件,適當(dāng)對接口進(jìn)行處理,確認(rèn)是否可以進(jìn)行擴(kuò)展,適當(dāng)添加新構(gòu)件,完成構(gòu)件系統(tǒng)設(shè)計,以滿足求解域的實際需求。還能保護(hù)可復(fù)用的構(gòu)件系統(tǒng)軟件。

1.3 軟件開發(fā)和組裝階段

在構(gòu)件軟件不斷研發(fā)的過程中,多樣化的構(gòu)件軟件已經(jīng)在實踐中得到廣泛的應(yīng)用,達(dá)到需求構(gòu)件的選用,絕大部分接口可進(jìn)行擴(kuò)展,更加能滿足實際工程需求。針對新研發(fā)的軟件構(gòu)件,將其保存到構(gòu)件庫中,為以后工作的開展提供依據(jù)。還能被廣泛應(yīng)用到工程中。組裝完整的系統(tǒng),在測試合格之后,便能正常投入使用。在系統(tǒng)不斷延伸和升級的發(fā)展歷程中,構(gòu)件的應(yīng)用系統(tǒng)也在不斷演變,全面推動著自動測試系統(tǒng)軟件向前不斷發(fā)展。

2 自動測試系統(tǒng)軟件構(gòu)建

自動測試系統(tǒng)是由控制計算機(jī)、應(yīng)用軟件、ATE自動設(shè)備以及儀器總線等幾個部分組成,如圖1所示。

現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)域傳統(tǒng)的人工操作和專用測試儀器相比,有很大的不同和應(yīng)用優(yōu)勢,數(shù)據(jù)的采集、傳輸以及處理均以一定的形式保存,功能齊全和且多樣化。自動測試系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)在軟件應(yīng)用過程中,由控制計算機(jī)完成中心指揮工作。其中自動測試設(shè)備除了基礎(chǔ)的測試軟件,還有專用的嵌入式操作系統(tǒng)軟件,即獲取激勵信號,在特定的環(huán)境下,對信號進(jìn)行處理,并保存記錄。一個完整的自動測試控制硬件系統(tǒng)的構(gòu)成,可以

被廣泛應(yīng)用于測試不同類型的對象,即ATE的功能很靈活。

測試總線是自動測試設(shè)備與控制計算機(jī)之間以及自動測試設(shè)備之間的信號傳輸,都依賴于鏈路通道,以連接ATS硬件為基礎(chǔ)。總線技術(shù)是自動測試系統(tǒng)中的核心部分,影響著系統(tǒng)的開發(fā)和研究,其技術(shù)水平的提升,關(guān)系著自動測試系統(tǒng)的發(fā)展。

隨著自動測試技術(shù)的不斷發(fā)展,計算機(jī)硬件、軟件資源在不斷更新,不僅可以發(fā)出控制命令,同時,也逐漸成為系統(tǒng)中的重要設(shè)備構(gòu)成。整個系統(tǒng)能實現(xiàn)信號分析、數(shù)據(jù)采集、處理與記錄等,軟件成為儀器,極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)功能,也節(jié)約了大量的系統(tǒng)投入成本。下面詳細(xì)介紹一種面向?qū)ο蟮腁TS系統(tǒng)軟件設(shè)計。

圖1 自動測試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Automatic test system software architecture diagram

3 面向?qū)ο蟮腁TS構(gòu)件自動測試系統(tǒng)軟件框架的研究與設(shè)計

3.1 早期面向儀器的ATS軟件框架

測試需求是根據(jù)測試對象的需求,以文本框的形式說明,是軟件工程師和測試工程師溝通的重要渠道和橋梁。早期的軟件系統(tǒng)框架存在明顯弊端,限制了測試需獲取的完整性,降低了測試程序的開發(fā)效率,在使用中暴露很多問題。

其中測試程序集是面向儀器TPS的一種開發(fā)工具,這些工具主要是編寫程序和完成程序調(diào)試,有些還能成為儀器驅(qū)動設(shè)備,并能進(jìn)行仿真。

儀器驅(qū)動設(shè)計與應(yīng)用的目的是實現(xiàn)信息的交換和移植,按照時間先后順序,對流程進(jìn)行驅(qū)動。此外,儀器通信管理器、硬件總線接口等都是對資源進(jìn)行統(tǒng)一管理控制的重要構(gòu)成部分。隨著軟件系統(tǒng)開發(fā)和研究的不斷深入,一種面向?qū)ο蟮腁TS軟件系統(tǒng)被人們推出,在實踐中的應(yīng)用,獲得良好的效果,如圖2所示。

圖2 ATS軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)構(gòu)成Fig.2 Basic system configuration software ATS

3.2 面向?qū)ο蟮腁TS自動測試軟件系統(tǒng)

ATS構(gòu)件軟件系統(tǒng)的開發(fā)經(jīng)過幾個階段,即面向需求、面向信號以及面向?qū)ο蟆．?dāng)前面向?qū)ο蟮腁TS結(jié)構(gòu)體系,主要是利用可復(fù)用技術(shù),開發(fā)應(yīng)用軟件時,注重需求分析文檔、設(shè)計框架以及程序模塊及測試方案等方面的多元因素影響。不僅能提高軟件開發(fā)的效率,同時還能提高軟件整體質(zhì)量。

3.2.1 面向?qū)ο蟮腁TS自動測試系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)——復(fù)用技術(shù)

軟件復(fù)用技術(shù)是在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)大跨度,即軟件是一個由多種不同功能組成的綜合體,每一個構(gòu)成部分均發(fā)揮著各自的重要功能和作用,可以完成同一類型的任務(wù),使得整個軟件設(shè)計和開發(fā)工作更加便利與簡易。復(fù)用技術(shù)是現(xiàn)代構(gòu)件技術(shù)自動測試系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要技術(shù)。在系統(tǒng)設(shè)計時,一定要選擇合適的部件元素,并進(jìn)行不斷的測試,選擇合適的可復(fù)用部件,在特定環(huán)境下完成開發(fā)。

3.2.2 影響復(fù)用的關(guān)鍵因素

復(fù)用技術(shù)是整個軟件系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),而影響其實現(xiàn)的影響有很多,如圖3所示。

圖3 影響系統(tǒng)復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)的因素Fig.3 Factors affecting the system multiplexing implemented

根據(jù)圖3可知,影響復(fù)用技術(shù)發(fā)揮作用的因素包括：領(lǐng)域

工程、軟件工程、軟件過程 、軟件再工程以及軟件構(gòu)架等。關(guān)鍵因素之間相互影響,共同作用。

4 系統(tǒng)構(gòu)建與實現(xiàn)

TWI公司為了提升對產(chǎn)品的檢測能力和水平,為了快速檢測復(fù)雜的材料構(gòu)件,研究并開發(fā)了Oeweek的機(jī)器人系統(tǒng),屬于一種無損檢測系統(tǒng)樣機(jī),對于復(fù)雜的材料構(gòu)件,也能快速檢測,速度和準(zhǔn)確性都很高。其檢測的核心系統(tǒng)是兩個6軸機(jī)器人手臂組成的單元檢測,其中兩個手臂安裝檢測超聲波換能器,實現(xiàn)對復(fù)雜材料構(gòu)件的完全投射檢測,能通過脈沖回波超聲檢測,手臂之間獨立同步運行,TWI自主開發(fā)了該軟件系統(tǒng),實現(xiàn)機(jī)器人運動與超聲波信號的同步獲取,實現(xiàn)協(xié)同工作。能通過自主開發(fā)的軟件系統(tǒng)控制,完成控制操作。通過教導(dǎo)盒(teachpendent)或者離線編程進(jìn)行示教。使用人員可以將要檢測零件的CAD圖形加載到一種軟件工具中,選取要被檢測的區(qū)域。之后,軟件為機(jī)器人生成掃描路徑。機(jī)器人的運動可以在3D環(huán)境中進(jìn)行仿真,以便在機(jī)器人實際工作之前驗證機(jī)器人的非接觸性和到達(dá)極限。其主要系統(tǒng)功能和構(gòu)成包括如下幾個方面：

1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

主要是通過各種形式從物理過程獲取數(shù)據(jù),例如電壓、電流以及溫度等方面,并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理、保存,然后進(jìn)入分析階段。數(shù)據(jù)采集是傳感器轉(zhuǎn)換信號,由相應(yīng)的儀器傳遞信息,并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,供計算機(jī)處理使用。最后,用戶應(yīng)用程序基于通信技術(shù)獲得這些數(shù)字量,并完成過濾、換換、解析以及保存和顯示等。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集。

2)實驗裝置測試系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)發(fā)生器和測試儀器上安裝松散連接以備使用,簡易的測試系統(tǒng),用于測試系統(tǒng)軟件設(shè)計和開發(fā)的實驗。系統(tǒng)中安裝檢測超聲波換能器,實現(xiàn)對復(fù)雜材料構(gòu)件的完全投射檢測,能通過脈沖回波超聲檢測,手臂之間獨立同步運行,TWI自主開發(fā)了該軟件系統(tǒng),實現(xiàn)機(jī)器人運動與超聲波信號的同步獲取,實現(xiàn)協(xié)同工作。

3)監(jiān)控測試系統(tǒng)

主要是對測量獲取的數(shù)據(jù)和理論假設(shè)值進(jìn)行對比,計算出誤差,分析誤差,并控制誤差范圍。監(jiān)控測試系統(tǒng)在各種領(lǐng)域的應(yīng)用都十分廣泛,其主要是保證設(shè)備穩(wěn)定的運行,提高安全性。該系統(tǒng)的檢測和控制主要是依靠自主開發(fā)的系統(tǒng)實現(xiàn)。

4)生產(chǎn)測試系統(tǒng)

即實時地測試生產(chǎn)線上的產(chǎn)品性能,分析數(shù)據(jù),測試是否符合規(guī)格要求,簡單的策略,依據(jù)制定好的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試和校對。

5)仿真模板

模板是設(shè)計與數(shù)據(jù)類型無關(guān),通過算法程序時采用的一種計算方法,是函數(shù)模板中的一個通用函數(shù)。機(jī)器人的運動可以在3D環(huán)境中進(jìn)行仿真,獲取相關(guān)的數(shù)據(jù),通過對比,完成產(chǎn)品質(zhì)量檢測。

目前,自動化測試技術(shù)的應(yīng)用也逐漸推廣開來,在實踐中的應(yīng)用深受人們的青睞,能有效提高測試效率,減少人員的投入,節(jié)約大量的工程項目成本。同時,還能實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的管理和分析,以實現(xiàn)測試的自動化和規(guī)范化。全面提升了我國產(chǎn)業(yè)自動測試水平。本文主要介紹一種面向?qū)ο蟮腁TS系統(tǒng)軟件,其中軟件作為ATS的核心部分,是連接測試資源和被測試單元的紐帶,其軟件設(shè)計的科學(xué)合理性,直接影響系統(tǒng)的整體性能,全面提升系統(tǒng)軟件設(shè)計水平,是實現(xiàn)系統(tǒng)可靠、高效以及實時運行的前提。所以,作為軟件開發(fā)人員,應(yīng)該從節(jié)約成本和使用性能兩個方面出發(fā),提出最佳的設(shè)計方案。

5 結(jié)束語

綜上所述,軟件復(fù)用是現(xiàn)代軟件工程的主要策略之一,面向?qū)ο蟮拈_發(fā)技術(shù),軟件構(gòu)件技術(shù)等,都是我國相關(guān)領(lǐng)域和項目工程發(fā)展的重要技術(shù)支撐。隨著自動化測試系統(tǒng)的研究不斷深入,實踐對系統(tǒng)提出更多的要求,系統(tǒng)也越來越復(fù)雜,并且不斷更新和升級,將軟件復(fù)用技術(shù)應(yīng)用到ATS軟件開發(fā)系統(tǒng)中,具有重要的意義。該技術(shù)能利用可復(fù)用并經(jīng)過考核和優(yōu)化構(gòu)件設(shè)計系統(tǒng)軟件,簡化工作環(huán)節(jié),降低了系統(tǒng)軟件開發(fā)的成本投入,提高了系統(tǒng)的可靠性。面向?qū)ο蟮腁TS軟件是當(dāng)前軟件工程領(lǐng)域的研究重點和熱點,需要更多專業(yè)技術(shù)人員的實踐投入,全面開發(fā)該系統(tǒng)軟件。

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The general automatic test system software design of the component technology

WU Yong-qiang,PAN Zhen
(State Grid Jibei Electric power Company Limited Skills Training Center(Baoding Electric power Voc.&Tech.College), Baoding 071000,China)

This article mainly analyzes the common several kinds of building technology of automatic test system software,such as VISA,GPRS,LXI,etc.This technology application in the practice and development process,an object-oriented ATS software system is introduced in this paper.Needle automatic test and analyzes the software system architecture.In order to through the analysis of this paper can realize the automatic test system software of component technology promotion and application.

component technology；automated test system；the system software design

TN99

：A

:1674-6236(2015)23-0069-03

2015-04-14稿件編號：201504145

吳永強(qiáng)(1980—)，男，遼寧遼陽人，碩士，講師。研究方向：計算機(jī)技術(shù)。