基于ATEC6 自動測試系統儀器資源的改進研究

■ 段曉萌 劉登輝/北京飛機維修工程有限公司

1 ATEC6 自動測試系統架構概述

自動測試系統是一種極少或者不需要人員參與，由計算機控制，能夠自動完成激勵、測量、數據處理并輸出結果的系統，在國防、科研以及生產領域廣泛使用。自動測試系統通常包含測試計算機、測試軟件、信號源、測量儀器、測試單元適配器（Test Unit Adapter，TUA）等。

ATEC Series 6（ATEC6）是一套用于民航機載附件排故的可編程自動測試系統，由測試控制計算機（Test Control Computer，TCC）、儀器資源、軟件系統三部分組成，其架構如圖1 所示。其中，TCC 通過管理運行軟件系統驅動并調用儀器資源，實現機載附件的功能測試。TCC 與儀器資源在硬件上主要通 過GPIB（General-Purpose Interface Bus）、Ethernet 以及VXI 總線連接，在軟件上通過SMART（Standard Modular Avionics Repair and Test）系統定義接口以及配置儀器資源。在設計應用之初，為保障ATEC6 自動測試系統的長周期服務支持，在SMART 開發軟件中將ATE（Automatic Test Equipment）實體類、TUA 實體類以及TPS（Test Program Set）實體類分別進行了模塊化編寫，每個實體類都包含內屬資源的程序集與處理器。為滿足不同用戶的測試需求，ATE 實體類中囊括了基于不同總線的儀器設備運行程序，并對不同的設備類型進行了相應配置。在進行軟件系統安裝時，上述開發程序會進行統一裝載，之后依據當前測試系統裝配的儀器實體資源安裝對應的CFG 配置文件，以便在運行TPS 時測試系統能夠正確識別并調用相關儀器資源。因此，用戶在使用過程中可根據實際測試需求，在自動測試系統的資源手冊中選配對應的儀器資源，在物理上完成接口及線纜的連接；軟件上僅需安裝對應的CFG 配置文件，無須添加或修改儀器資源對應的運行與配置程序集。

圖1 ATEC6系統架構

2 自動測試系統儀器資源改進的必要性與可行性分析

自動測試系統歷經了四代技術變革——專用型、臺式儀器積木型、模塊化集成型、網絡化分布型，逐漸摒棄了模塊化儀器專用機箱和控制器等設備，降低了系統搭建成本。此外，虛擬儀器的提出實現了用戶定制化的儀器資源功能，同時催生了基于LXI（LAN eXtension for Instrumentation）的總線技術，實現了遠程編程、控制、測試、故障診斷與數據記錄，提高了自動測試系統的運行速度與產能。因此，隨著儀器設備與總線技術的更新，過去基于VXI總線的儀器資源逐漸被淘汰，取而代之的是能夠提供更快傳輸速率與遠程控制的基于Ethernet 的儀器資源。

由于ATEC6 自動測試系統開發時進行了模塊化的軟件設計與配置，使得ATE內某一測試資源的替換不會影響其他儀器設備、TUA 以及TPS 的運行與配置。另外，由于ATE 實體類中包含不同種類的儀器設備運行與配置程序，并在軟件系統安裝時就進行了統一裝載與配置，在后期使用過程中對儀器資源改進時，只要修改TCC 與儀器設備的物理連接并重新安裝相應的配置文件，即可實現高效便捷的儀器資源更新。本文以ATEC6 DSO 測試儀器為例，從硬件與軟件兩方面闡述自動測試系統的儀器資源改進方案。

3 基于ATEC6 儀器資源的改進方案

ATEC6 投產之初使用的是LSA324信號分析儀，該分析儀沒有操作控制面板與顯示窗口，需要通過專用軟件實現控制與顯示。由于機載電子附件功能越來越復雜，對測試資源MULTIDEVICE的功能需求與日俱增，LSA324 已無法滿足TPS 的更新需求。LSA324 基于GPIB 總線通信，數據傳輸速率低且維護成本較高。鑒于以上原因，在查詢ATEC6 所支持的儀器資源手冊后，考慮使用基于LXI 總線的RTE 1032 數字信號示波器進行儀器資源改進。

DSO 儀器資源改進方案主要分為硬件改進與軟件配置兩部分，主要流程如圖2 所示。硬件改進主要包括機架布線調整、通信總線更換、交換機與網卡連接。首先，新舊兩款DSO 尺寸上差異較大，在拆除舊款DSO 后，需要根據新款DSO 尺寸更改機架支撐臂位置，重新排布機箱后部線纜；其次，由于新款DSO RTE 1032 基于LXI 總線通信，因此需要拆除原有的GBIP 通信線，更換網線進行設備通信，保留原有接入DSO 通道、外部激勵以及信號輸出的BNC 線纜進行數據采集。此外，由于TCC 使用擴展網卡連接測試系統內網絡設備，為保證儀器資源的可擴展性，可考慮使用以太網交換機。連接交換機與TCC 擴展網卡時，需注意擴展網卡接口定義——網口1 連接WAN、網口2 連接本地DHCP 服務器、網口3 連接以太網設備、網口4 暫作保留，具體連接架構如圖3 所示。因此，接入系統的儀器資源在經過交換機后需連接至網口3，連接完畢后應在DSO 操作面板上檢查確認其與網口3 處于同一網段。

圖2 ATEC6儀器資源改進操作流程

圖3 ATEC6以太網擴展卡端口分配

在完成硬件改進后，需要更新CFG配置文件，保證改進的儀器資源可被軟件系統正確識別并調用。軟件配置主要涉及ATE 的CFG 配置文件修改、安裝與自測模塊更新。CFG 配置文件包含ATE 上所有儀器資源、內部線纜以及資源間接口參數等信息，當改進儀器資源時，應修改其各個儀器通道所對應的總線類型、地址以及接口參數。針對DSO儀器資源改進，需要將GPIB 總線對應的代碼IEEE 修改為LXI 總線對應的代碼INTERNET，更改DSO 總線編號為其IP 地址，更新DSO 在系統內的地址與接口選項，再將修改完的CFG 配置文件重新安裝。自測模塊包含系統自測的相關配置說明。需要注意的是，只有配置文件被正確安裝后才能更新自測模塊。在重新安裝自測模塊的過程中，程序會讀取更新裝載成功的CFG 配置文件，以正確識別改進的儀器資源，保證自動測試系統正常運行自測程序。在執行完硬件改進與軟件配置后，需要進行系統自測以檢查儀器系統改進是否被正確操作完畢。

4 自動測試系統儀器資源改進方案

由于自動測試系統集成度高且系統架構復雜、成本高昂，因此要求的服務周期普遍較長，需要實時根據測試系統需求變化進行內部資源的改進。在執行改進工作前，需詳細研究自動測試系統整體架構，分析不同功能模塊之間的交互關系，評估改進方案對自動測試系統運行的影響；執行改進方案時，可從硬件和軟件兩部分入手，在硬件改進時除依據儀器資源通信特性完成系統搭建外，還應考慮整個測試系統的可擴展性。例如，考慮使用交換機，以保障后續增加儀器資源的可操作性與便捷性。在軟件配置時，可從改進的儀器資源通信總線特性入手，修改并安裝對應的配置文件，保證改進的儀器資源能夠正常在系統內被識別調用。此外，還需更新自測模塊，讀取測試系統改進后的儀器資源配置信息，以保障自測功能正常運行，檢測改進后自動測試系統內各資源模塊的運行狀況。