虛擬電子測量儀器集成系統基礎架構的研究與設計

翟國軍

（延邊職業技術學院，吉林延吉 133000）

0 引言

隨著現代計算機科學技術的快速穩定持續發展，現代計算機科學技術借由與電子測量技術之間的相互結合，支持和助力了自動測試應用技術系統的建構形成和逐步改良完善，支持和助力現代電子測量技術在基本流程和實際應用覆蓋范圍層面均發生了表現幅度極其顯著的本質性改變。從基本性對比分析視角可以知道，自動測試應用技術系統相較傳統的電子測量儀器技術設備，在測試速度參數、測試效率參數、測試精度參數、測試技術過程可靠性以及測試數據結果的可交換性方面，均具有較大優勢。虛擬電子測量儀器集成系統是由吉林大學自主設計并且建造形成的自動測試應用技術系統，該技術系統通過選擇運用模塊化的技術設計指導理念，將類型多樣的電子測量儀器技術設備集成處理成與其自身具備的測量應用技術功能類型相對應的模塊板卡技術組件形式，繼而通過運用具備自定義技術屬性特點的總線技術組件針對功能多樣的模塊板卡技術組件實施相互連接與整合，建構形成一個可以用于開展多樣化電子測量技術應用活動的綜合性測試工具設備。下面將圍繞虛擬電子測量儀器集成系統基礎架構的研究與設計展開闡述。

1 自動測試技術系統的歷史發展過程

現代電子測量技術領域在其歷史發展演進過程中，接連形成并且涌現出了數量眾多、類型多樣的測試新方法和測試新理論，且這些新近發展形成的測試技術理論和測試技術方法，實現了對傳統測試儀器設備基本概念的巨大突破，支持和確保了電子測量應用技術和電子測量儀器設備在歷史發展進程中實現了質的飛躍。

（1）從宏觀性視角展開闡釋分析。隨著現代科學技術的快速穩定持續發展，電子測量應用技術和電子測量儀器設備的實際應用范圍將會呈現出持續擴大的變化趨勢，與此同時，伴隨著現代科學技術事業領域和工業生產事業領域的快速發展，尤其是國防軍事科學技術事業領域的快速發展，逐漸強化提升了對電子測量應用技術和電子測量儀器設備在測試速度參數、測試精度參數，以及測試可靠性參數方面所提出的要求水平。對于正在安裝運行過程中的自動測試技術應用系統而言，其在面對巨大繁重的測試技術工作量、復雜化的測試技術任務，以及較為惡劣的測試技術環境條件下，相較傳統測試技術應用系統，能夠更加穩定且優質地完成測試技術任務。

（2）從基本的概念內涵角度展開闡釋分析。所謂自動測試應用技術系統（Automatic Test System，ATS），指的就是能夠自動開展測量技術作業過程，并且能夠將自動測量技術過程中獲取的數據信息結果開展處理過程、傳輸過程，以及顯示過程的技術應用系統。

（3）從具體執行的技術作業活動過程角度展開闡釋分析。自動測試應用技術系統的技術作業過程是嚴格遵照計算機設備預先編制形成的程序加以開展的，其完整性的測試技術活動過程都是在計算機設備的引導和控制條件下自動完成的，無須施加任何形式的外界技術控制干預條件。鑒于如上所述的真實存在的技術特點，自動測試應用技術系統有時也被部分技術研究人員稱作計算機輔助測試（Computer Aided Test，CAT）應用技術系統。

（4）從具體的發展演化過程角度展開闡釋。自動測試技術從其初始形成時間節點至今，可以被劃分為3 個具體化的時間階段，且每一個發展時間階段都具備其專有化的技術表現特點。

第一個時間階段是專用型自動測試應用技術系統。從實際具備和發揮的基本性技術功能角度展開闡釋分析，第一代自動測試應用技術系統具備專用型特點，是在嚴格遵照某項具體化的測試技術人員要求基礎上設計建造形成的測試技術系統。第一代自動測試應用技術系統安裝配置有數量眾多的具備簡單結構的掃描器技術組件或者是定時器技術組件，且由于安裝配置的都是專用接口技術組件，因此在技術通用性方面表現較差。第一代自動測試應用技術系統目前依然廣泛地運行使用，其在基于計算機設備基礎之上組建的專用技術系統控制干預之下具體完成數量眾多的測試技術活動任務，技術性能較為優良但通用性較低。

第二個時間階段是臺式儀器積木型自動測試技術系統。第二代自動測試應用技術系統與第一代之間最大且最為顯著的差異，在于其中安裝配置了GPIB 接口總線（General Purpose Interface Bus，有時也被部分技術研究人員稱作IEEE488.IEC-625標準接口）技術組件，借由對GPIB 接口總線技術組件的配置和運用，可以實現對來自不同生產廠家的測量用儀器設備之間的相互連接與整合，有效解決和避免了專用型自動測試自動測試技術系統中存在的儀器設備技術組件不能通用的技術問題，為實際組織開展的自動測試應用技術系統的設計工作、使用工作和組裝工作均提供了穩定且充足的便利性支持條件。

第三個時間階段是模塊化儀器集成型自動測試系統。在第二個時間階段，積木型自動測試應用技術系統之中盡管實現了對GPIB 標準接口技術組件的安裝配運用，徹底克服和解決了專用型測試應用技術系統在設計建設流程和基本使用功能層面所存在的技術缺點和局限性，然而該種應用技術系統之中安裝配置的依然是傳統類型的測試技術設備，未能實現對計算機設備技術性功能應用優勢的充分發揮。因此，在20 世紀70 年代歷史時期，技術人員設計并且提出了有關第三代自動測試應用技術系統的基本設計概念。在第三代自動測試應用技術系統中，計算機設備不僅充當著測試應用技術系統中的管理者角色，還充當了系統測試應用技術功能的重要組成部分，在充分發揮計算機設備的多樣化應用功能條件下，引入并且安裝運用了數量眾多的虛擬性電子測量技術應用組件。

2 虛擬電子測量儀器集成系統基礎架構的設計工作思路

在虛擬電子測量儀器集成系統基礎架構部分的設計形成過程中，系統控制器技術組件選擇運用EZ-USB FX2LP 系列中的CY7C68013 芯片技術組件實現與上位機設備之間的USB2.0 通信技術目標。在USB2.0 通信技術的具體運用過程中，本身能夠發揮穩定且扎實的即插即用、連接技術操作過程簡單便捷，以及經濟成本支出水平較低等特點，而遵照系統在使用功能層面的實際需要，實際安裝配置的系統控制技術組件，應當通常具備和發揮穩固且有效的命令解析技術功能、系統時鐘發生技術功能、總線驅動技術功能、狀態監控技術功能、模塊化儀器中斷事件處理技術功能、儀器同步技術功能、觸發管理技術功能等類型多樣的技術應用功能。

在現有的技術性工作思路之中，虛擬電子測量儀器集成應用技術系統中安裝配置的供電電源技術組件，在具體化的運行使用過程中可以分別獨立對外提供5.00 V 和12.00 V 的開關電源技術信號，遵照虛擬電子測量儀器集成應用技術系統的總體性架構設計建造方案，系統中安裝配置的控制器技術組中選用的USB 接口芯片CY68013A 技術組件和FPGA 芯片EP1C3T144C8N 技術組件的供電電壓參數分別為+3.30 V 數字電壓和+1.50 V 數字電壓，因此在系統的實際化運行使用過程中，需要選擇運用一定形式的技術組件開展電壓轉換技術處理過程。本次開展的虛擬電子測量儀器集成應用技術系統建設工作過程中，選擇運用AMS1117 穩壓芯片技術組件將強度為+5.00 V 的電壓技術信號轉換處理成強度為+3.30 V 和+1.50 V 的電壓技術信號。

虛擬電子測量儀器集成應用技術系統的每塊板卡技術組件都嚴格安裝配置一個獨立運行的電源故障監測電路技術結構，其主要功能在于動態監測和判斷系統中安裝配置的電源技術組件是否出現運行技術故障事件。在電源技術組件發生運行技術故障事件條件下，電源電源故障監測技術電路應當立即發出報警警告信號，指令系統的技術操作人員立即切斷設備運行電源，保護系統內部各主要技術組件的安全性和穩定性。

3 結束語

圍繞虛擬電子測量儀器集成系統基礎架構的研究與設計論題，擇取自動測試技術系統的歷史發展過程和虛擬電子測量儀器集成系統基礎架構的設計工作思路，從兩個具體方面展開了簡要的闡釋分析，旨在為相關領域的研究人員以及我國電子測量事業領域的一線技術工作人員，創造和提供堅實且充分的工作實踐經驗參考支持條件。切實做好虛擬電子測量儀器集成系統基礎架構的設計工作，對于支持和確保我國電子測量技術在運作發展過程中順利獲取最優化的綜合收益具有重要意義。