新一代自動測試系統(tǒng)集成技術(shù)體系研究

作者/季漢國、周輝，中國電子科技集團公司第四十一研究所

新一代自動測試系統(tǒng)集成技術(shù)體系研究

作者/季漢國、周輝，中國電子科技集團公司第四十一研究所

本文通過對自動測試系統(tǒng)的各種測試需求進行分析，結(jié)合國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，梳理自動測試系統(tǒng)的硬件體系架構(gòu)與軟件體系架構(gòu)，對自動測試系統(tǒng)的集成技術(shù)進行分析研究，總結(jié)系統(tǒng)集成的核心技術(shù)體系，形成自動測試系統(tǒng)系統(tǒng)集成方法與策略。

自動測試系統(tǒng)；集成技術(shù)；體系；硬件；軟件

1. 自動測試系統(tǒng)

自動測試系統(tǒng)（Automated Test System，ATS）是以計算機為核心，在程序控制下能夠自動完成某種測試任務的測量儀器和其它設(shè)備的軟硬件有機整體。自動測試系統(tǒng)集成技術(shù)體系研究是使所研制的自動測試系統(tǒng)對一大類或多類測試需求具有通用性。

2. 系統(tǒng)集成技術(shù)的分類

我國測試系統(tǒng)的發(fā)展起步較晚，各家由于技術(shù)體制與管理體制不同，使得“傳統(tǒng)一對一系統(tǒng)集成技術(shù)”成為目前我國的主流系統(tǒng)集成技術(shù)。

通過梳理我國自動測試系統(tǒng)體系架構(gòu)，摸清了我國自動測試系統(tǒng)的不足，及時調(diào)整思路，開展了“基于平臺一對多集成技術(shù)”的研究工作，目前該集成技術(shù)已經(jīng)初具規(guī)模。

基于目前自動測試系統(tǒng)集成規(guī)模越來越大、集成成本也越來越高、測試效率的提高已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸問題等因素，目前正在醞釀開展“基于軟件無線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”的研究工作，目的是提高硬件資源的復用率，降低成本，通過軟件加載方式，避免開關(guān)系統(tǒng)規(guī)模的擴大，提高測試效率。

下面將對三種集成技術(shù)進行詳細的分析研究。

2.1 傳統(tǒng)一對一系統(tǒng)集成技術(shù)

“傳統(tǒng)一對一系統(tǒng)集成技術(shù)”為專用的測試系統(tǒng)，顧名思義就是一套系統(tǒng)僅滿足一套裝備的測試需求。該模式針對用戶提出的需要，從硬件、軟件和結(jié)構(gòu)方面進行詳細的設(shè)計，通過與用戶不斷的溝通交流，確定實施方案，然后開展采購與設(shè)計工作，到用戶方進行調(diào)試，直到用戶滿意為止。

“傳統(tǒng)一對一系統(tǒng)集成技術(shù)”開發(fā)的系統(tǒng)規(guī)模較小，應用目標比較單一，自動測試設(shè)備（ATE）與相應的測試程序集（TPS）合在一起開發(fā)，如圖1所示。

總的來說是自頂向下，由粗到細，首先完成系統(tǒng)需求分析和系統(tǒng)設(shè)計，然后分別完成硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的研制，再集成到一起進行總體聯(lián)調(diào)。完成以后的系統(tǒng)，還需要經(jīng)歷現(xiàn)場維護、修改和進一步完善的階段。硬件研制和軟件編制在硬件系統(tǒng)集成和TP編程調(diào)試階段將進行融合，進行軟件平臺研制和儀器驅(qū)動程序的開發(fā)。傳統(tǒng)一對一系統(tǒng)集成技術(shù)集成的系統(tǒng)雖然規(guī)模較小，測試效率比較高，但是也存在很大的不足，無法適應市場的千變?nèi)f化，具體不足如下：

圖1 傳統(tǒng)一對一系統(tǒng)集成技術(shù)研制流程

(1)通用性差，一套系統(tǒng)僅能滿足一套設(shè)備的測試需求；

(2)信息接口不統(tǒng)一，無法與其它系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互；

(3)技術(shù)體制多樣，無法實現(xiàn)測試程序的移植；

(4)可擴展性差，進行功能升級時，必須由系統(tǒng)研制廠家從代碼底層進行重新編寫；

(5)系統(tǒng)設(shè)計周期長，一般每套系統(tǒng)的供貨至少要6個月以上。

2.2 基于平臺一對多集成技術(shù)

“基于平臺一對多集成技術(shù)”是在綜合了國外第二種和第三種集成技術(shù)，結(jié)合我國自動測試系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)條件基礎(chǔ)上，提出的一種通用開放式的集成技術(shù)，該種集成技術(shù)滿足大型工程多種裝備的不同測試需求，并滿足同類裝備各種生命周期內(nèi)的測試需求。

“基于平臺一對多集成技術(shù)”集成的自動測試系統(tǒng)的要求是：為各系列自動測試系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、通用的ATE平臺，包括通用的硬件平臺、軟件平臺和TPS開發(fā)工具，以及統(tǒng)一的、規(guī)范的接口標準。

“基于平臺一對多集成技術(shù)”的研制流程如圖2所示。

圖2 “基于平臺一對多集成技術(shù)”研制流程

“基于平臺一對多集成技術(shù)”的研制流程分三條線進行，技術(shù)線、需求線與具體需求線，通過技術(shù)線，分析不同裝備的信號特征，找出共性，結(jié)合相關(guān)的標準，研制通用開放的通用測試平臺，該平臺包括軟件平臺與硬件平臺，其中軟件平臺包括軟件架構(gòu)制定和TP開放軟件等，硬件平臺研制各總線的測試設(shè)備和接口適配器，依據(jù)裝備需求填平補齊。通用測試平臺與具體裝備的需求相結(jié)合，通過更換適配器方式，進行跨平臺的橫向集成；通過裁剪方式，進行全壽命周期縱向集成。

采用“基于平臺一對多集成技術(shù)”，可以達到如下目的：

(1)降低ATE的開發(fā)成本；

(2)能有效的處理ATE的硬件及軟件的過時更新；

(3)使測試程序集(TPS)的開發(fā)工作量減至最小；

(4)降低總的測試系統(tǒng)規(guī)模；

(5)使生產(chǎn)過程用的測試系統(tǒng)和現(xiàn)場用測試系統(tǒng)兩方面的研制均受益，因為該結(jié)構(gòu)可在不同的測試級別上共享。

2.3 基于軟件無線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)

“基于軟件無線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”是采用合成儀器技術(shù)，通過軟件加載的方式，實現(xiàn)不同裝備不同參數(shù)測試的一種集成技術(shù)。

合成儀器(SI)是一種模塊化的硬件和軟件測試方案，這個概念包括將單獨的硬件和軟件測試模塊連接成一個新穎緊湊的系統(tǒng)來仿真標準儀器，其最終結(jié)果是產(chǎn)生一種形態(tài)可變的通用系統(tǒng)架構(gòu)，以便能夠設(shè)計可擴展的自動測試系統(tǒng)，更靈活地引入新技術(shù)，改造自動測試系統(tǒng)以適應新的測量應用。模塊可在各種不同測量環(huán)境中重復使用，這不僅可延長自動測試系統(tǒng)的使用壽命，降低系統(tǒng)的壽命周期總成本，還可避免產(chǎn)品過時。

傳統(tǒng)測試儀器往往是一些功能單一的專用儀器，進行系統(tǒng)測試時是用一種儀器進行一類測試，通過多種儀器實現(xiàn)一組完整測試。在許多情況下，不同儀器具有類似的內(nèi)部功能（如D/A轉(zhuǎn)換器、濾波器、衰減器等），對于合成儀器，其原理就是考慮刪除系統(tǒng)的冗余部分，將這些相同的部分進行模塊化，合成這些儀器的測量功能到一組功能模塊上，這樣我們使用一臺SI就可滿足多種信號的測量要求，而不再需要許多專用、單功能的激勵和測量儀器。

SI是基于軟件的系統(tǒng)，是虛擬儀器的子集，其最大特點是“可重配置”，基礎(chǔ)構(gòu)件模塊可通過軟件命令調(diào)整和重配置，以模擬一種或多種傳統(tǒng)測試設(shè)備，SI很容易僅通過軟件修改就可增加新的測試能力，而傳統(tǒng)的儀器需要增加專用的硬軟件。

“基于軟件無線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”的研制流程如圖3所示。

圖3 “基于軟件無線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”研制流程

“基于軟件無線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”類似基于“基于平臺一對多集成技術(shù)”的研制流程，也分三條線進行，技術(shù)線、需求線與具體需求線，通過技術(shù)線，分析不同裝備的信號特征，找出共性，研制通用測試平臺，該平臺包括軟件平臺與硬件平臺，其中軟件平臺包括軟件架構(gòu)制定和參數(shù)測試軟件等，硬件平臺研制各類上下變頻模塊與信號處理模塊等，根據(jù)具體測試需求，加載不同的測試軟件，完成測試。

采用“基于軟件無線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”，可以達到如下目的：

（1）大大降低系統(tǒng)規(guī)模，節(jié)約成本。

（2）減少了軟件中的設(shè)置，提高了軟件運行效率。

（3）三種維修體制共享一套系統(tǒng)，提高系統(tǒng)集成效率。

3. 結(jié)束語

本文研究了國內(nèi)當前用于自動測試系統(tǒng)研制生產(chǎn)過程中的三種集成技術(shù)，深入淺出地分析了三種集成技術(shù)的技術(shù)特點以及自動測試系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展趨勢，為新一代自動測試系統(tǒng)發(fā)展提供了相關(guān)理論基礎(chǔ)。

＊ [1]李行善,左毅,孫杰.自動測試系統(tǒng)集成技術(shù).電子工業(yè)出版社,2004