構件技術的通用自動測試系統軟件設計

吳永強，潘 禎

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

構件技術的通用自動測試系統軟件設計

吳永強，潘 禎

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

本文主要分析當前常見的幾種構建技術的自動檢測系統軟件，例如VISA、GPRS、LXI等。闡述技術在實踐中的應用與開發過程，介紹一種面向對象的ATS軟件系統。針對該軟件系統的構架進行分析和自動測試。以期通過文中的分析能實現構件技術自動化測試系統軟件的推廣和應用。

構件技術；自動化測試系統；系統軟件設計；設計實現

計算機技術和通信技術構成的信息技術是我國經濟發展的重要基石,人們社會進入信息化時代以來,構件技術成為基礎和關鍵部分。信息技術的普及和智能化發展,給我國各行業發展提供了重要的支撐。自動測試系統的開發和應用已經在相關領域推廣開來,例如我國國防設備性能檢測、工業生產監控等。其系統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備與系統可靠性運行的重要前提,降低人力資本的投入成本,為現代產業的發展提供了重要的保障。

1 構件化軟件系統的開發

基于構件的開發,開發軟件時,以體系結構為基礎,合理運用構件組裝的多樣化形式,進行軟件開的一個系統過程。在我國構件化軟件系統開發的研究中,主要經過以下幾個階段：

1.1 課題提出摸索階段

結合實踐應用中,系統存在的問題和不足,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 摸索和模型初步設計階段

針對問題域,合理實施分析建模,通過模型求解,系統需要的構件以及系統的體系結構均得到開發和推廣。針對可復用的構件,適當對接口進行處理,確認是否可以進行擴展,適當添加新構件,完成構件系統設計,以滿足求解域的實際需求。還能保護可復用的構件系統軟件。

1.3 軟件開發和組裝階段

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

2 自動測試系統軟件構建

自動測試系統是由控制計算機、應用軟件、ATE自動設備以及儀器總線等幾個部分組成,如圖1所示。

現代自動測試系統域傳統的人工操作和專用測試儀器相比,有很大的不同和應用優勢,數據的采集、傳輸以及處理均以一定的形式保存,功能齊全和且多樣化。自動測試系統強調在軟件應用過程中,由控制計算機完成中心指揮工作。其中自動測試設備除了基礎的測試軟件,還有專用的嵌入式操作系統軟件,即獲取激勵信號,在特定的環境下,對信號進行處理,并保存記錄。一個完整的自動測試控制硬件系統的構成,可以

被廣泛應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備與控制計算機之間以及自動測試設備之間的信號傳輸,都依賴于鏈路通道,以連接ATS硬件為基礎。總線技術是自動測試系統中的核心部分,影響著系統的開發和研究,其技術水平的提升,關系著自動測試系統的發展。

隨著自動測試技術的不斷發展,計算機硬件、軟件資源在不斷更新,不僅可以發出控制命令,同時,也逐漸成為系統中的重要設備構成。整個系統能實現信號分析、數據采集、處理與記錄等,軟件成為儀器,極大地增強了系統功能,也節約了大量的系統投入成本。下面詳細介紹一種面向對象的ATS系統軟件設計。

圖1 自動測試系統軟件結構圖Fig.1 Automatic test system software architecture diagram

3 面向對象的ATS構件自動測試系統軟件框架的研究與設計

3.1 早期面向儀器的ATS軟件框架

測試需求是根據測試對象的需求,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的一種開發工具,這些工具主要是編寫程序和完成程序調試,有些還能成為儀器驅動設備,并能進行仿真。

儀器驅動設計與應用的目的是實現信息的交換和移植,按照時間先后順序,對流程進行驅動。此外,儀器通信管理器、硬件總線接口等都是對資源進行統一管理控制的重要構成部分。隨著軟件系統開發和研究的不斷深入,一種面向對象的ATS軟件系統被人們推出,在實踐中的應用,獲得良好的效果,如圖2所示。

圖2 ATS軟件系統的基礎構成Fig.2 Basic system configuration software ATS

3.2 面向對象的ATS自動測試軟件系統

ATS構件軟件系統的開發經過幾個階段,即面向需求、面向信號以及面向對象。當前面向對象的ATS結構體系,主要是利用可復用技術,開發應用軟件時,注重需求分析文檔、設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的效率,同時還能提高軟件整體質量。

3.2.1 面向對象的ATS自動測試系統關鍵技術——復用技術

軟件復用技術是在原有技術的基礎上,實現大跨度,即軟件是一個由多種不同功能組成的綜合體,每一個構成部分均發揮著各自的重要功能和作用,可以完成同一類型的任務,使得整個軟件設計和開發工作更加便利與簡易。復用技術是現代構件技術自動測試系統中的關鍵環節和主要技術。在系統設計時,一定要選擇合適的部件元素,并進行不斷的測試,選擇合適的可復用部件,在特定環境下完成開發。

3.2.2 影響復用的關鍵因素

復用技術是整個軟件系統中的關鍵環節,而影響其實現的影響有很多,如圖3所示。

圖3 影響系統復用技術實現的因素Fig.3 Factors affecting the system multiplexing implemented

根據圖3可知,影響復用技術發揮作用的因素包括：領域

工程、軟件工程、軟件過程 、軟件再工程以及軟件構架等。關鍵因素之間相互影響,共同作用。

4 系統構建與實現

TWI公司為了提升對產品的檢測能力和水平,為了快速檢測復雜的材料構件,研究并開發了Oeweek的機器人系統,屬于一種無損檢測系統樣機,對于復雜的材料構件,也能快速檢測,速度和準確性都很高。其檢測的核心系統是兩個6軸機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,實現對復雜材料構件的完全投射檢測,能通過脈沖回波超聲檢測,手臂之間獨立同步運行,TWI自主開發了該軟件系統,實現機器人運動與超聲波信號的同步獲取,實現協同工作。能通過自主開發的軟件系統控制,完成控制操作。通過教導盒(teachpendent)或者離線編程進行示教。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,選取要被檢測的區域。之后,軟件為機器人生成掃描路徑。機器人的運動可以在3D環境中進行仿真,以便在機器人實際工作之前驗證機器人的非接觸性和到達極限。其主要系統功能和構成包括如下幾個方面：

1)數據采集系統

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

2)實驗裝置測試系統

在數據發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,用于測試系統軟件設計和開發的實驗。系統中安裝檢測超聲波換能器,實現對復雜材料構件的完全投射檢測,能通過脈沖回波超聲檢測,手臂之間獨立同步運行,TWI自主開發了該軟件系統,實現機器人運動與超聲波信號的同步獲取,實現協同工作。

3)監控測試系統

主要是對測量獲取的數據和理論假設值進行對比,計算出誤差,分析誤差,并控制誤差范圍。監控測試系統在各種領域的應用都十分廣泛,其主要是保證設備穩定的運行,提高安全性。該系統的檢測和控制主要是依靠自主開發的系統實現。

4)生產測試系統

即實時地測試生產線上的產品性能,分析數據,測試是否符合規格要求,簡單的策略,依據制定好的標準進行測試和校對。

5)仿真模板

模板是設計與數據類型無關,通過算法程序時采用的一種計算方法,是函數模板中的一個通用函數。機器人的運動可以在3D環境中進行仿真,獲取相關的數據,通過對比,完成產品質量檢測。

目前,自動化測試技術的應用也逐漸推廣開來,在實踐中的應用深受人們的青睞,能有效提高測試效率,減少人員的投入,節約大量的工程項目成本。同時,還能實現測試數據的管理和分析,以實現測試的自動化和規范化。全面提升了我國產業自動測試水平。本文主要介紹一種面向對象的ATS系統軟件,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,其軟件設計的科學合理性,直接影響系統的整體性能,全面提升系統軟件設計水平,是實現系統可靠、高效以及實時運行的前提。所以,作為軟件開發人員,應該從節約成本和使用性能兩個方面出發,提出最佳的設計方案。

5 結束語

綜上所述,軟件復用是現代軟件工程的主要策略之一,面向對象的開發技術,軟件構件技術等,都是我國相關領域和項目工程發展的重要技術支撐。隨著自動化測試系統的研究不斷深入,實踐對系統提出更多的要求,系統也越來越復雜,并且不斷更新和升級,將軟件復用技術應用到ATS軟件開發系統中,具有重要的意義。該技術能利用可復用并經過考核和優化構件設計系統軟件,簡化工作環節,降低了系統軟件開發的成本投入,提高了系統的可靠性。面向對象的ATS軟件是當前軟件工程領域的研究重點和熱點,需要更多專業技術人員的實踐投入,全面開發該系統軟件。

[1]喬中濤,馮振聲.基于開放系統的遠程自動測試系統設計與實現[J].測試技術學報,2005,19(2)：176-180.

[2]孫寶江,秦紅磊,胡文明，等.自動測試系統適配器自動設計技術[J].航空學報,2007,28(3)：702-707.

[3]胡衛強,王敏慶,劉志宏，等.阻尼材料動態力學參數自動測試系統的設計[J].振動、測試與診斷,2008,28(4)：347-349.

[4]孫群,趙穎,孟曉風，等.基于動態修正貝葉斯模型的自動測試系統量值穩定性監控方法[J].兵工學報,2008,29(8)：990-994.

[5]孫群,趙穎,孟曉風，等.基于支持向量回歸的自動測試系統校準間隔動態優化[J].兵工學報,2009,30(1)：76-80.

[6]孫寶江,秦紅磊,李潔，等.機載設備自動測試系統通用開發平臺[J].北京航空航天大學學報,2007,33(3)：327-331.

[7]劉貴喜,邵明禮,劉先紅，等.基于PXI平臺的彈上計算機自動測試系統[J].儀器儀表學報,2005,26(z1)：265-266.

[8]徐小良,汪樂宇,周泓，等.自動測試系統的對象框架[J].浙江大學學報：工學版,2004,38(1)：39-43.

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(1980—)，男，遼寧遼陽人，碩士，講師。研究方向：計算機技術。