信息處理機綜合測試設備的設計與實現

萬欣宇　李曉東

（中航工業西安計算技術研究所，陜西　西安　710068）

信息處理機綜合測試設備的設計與實現

萬欣宇李曉東

（中航工業西安計算技術研究所，陜西西安710068）

在機載計算機設備的研發周期中，測試是其中不可或缺的一個環節。為了提高測試的自動化程度，設計并實現了一種基于PXI的信息處理機綜合測試設備。該設備使用虛擬儀器技術搭建了仿真平臺，使用Python腳本進行測試程序的編寫。實踐表明，使用PXI虛擬儀器架構和LabWindows/CVI仿真軟件開發環境進行仿真平臺的搭建，結合Python測試腳本，有效地提升了測試的自動化程度和效率，并提高了設備的可配置化程度。

信息處理機自動測試PXI Python

1　引言

民用航空電子系統研發成本和研發周期的降低，除了依賴機載產品技術本身的提高和開發過程的約束，對測試驗證設備也提出了很高的要求。在法國的圖盧茲，存在著數家機載產品和系統的測試設備供應商，他們為空客乃至全球的機載產品提供服務。在民航領域，測試設備水平很大程度上反映著民航型號的水平，測試驗證的水平和機載產品的技術是相輔相成、相互促進的關系。

信息系統作為民機上出現較晚的一個系統，其自身及其子系統的測試設備的發展也起步較晚。本文針對信息系統的子設備信息處理機，設計了一種基于PXI模塊化儀器的綜合測試設備，其中包含了信息處理機的激勵軟件和自動測試腳本。綜合測試設備不僅能夠隨時對信息處理機的單個測試項進行測試，而且能夠通過自動測試腳本進行自動測試，較大地提高了信息處理機的測試效率。

2　信息處理機綜合測試設備架構設計

信息處理機綜合測試設備采用了標準機架式設備，由PXI接口箱（含多種接口卡）、KVM、以太網交換機、接口轉接箱和測試電纜組成。如圖1所示。

圖1　信息處理機測試設備構成圖

綜合測試設備的架構保證了能在信息處理機的集成過程中持續地對其進行模塊級和整機級的測試，主要基于以下2點：

（1）靈活的硬件接口：進行模塊級調試時，直接使用相應接口卡上的通用連接器；進行整機級測試時，通過接口轉接箱連接整機的專用連接器；

（2）綜合測試設備可以在當前硬件配置的條件下，通過開發不同的軟件和腳本來滿足不同的測試需求，減少冗余工作增加的成本，提高調試/測試效率。

3　硬件設計

基于PXI的綜合測試設備采用了NI的PXI機箱和控制器，通信板卡選用國內外公司的貨架產品，增加了平臺的通用性和穩定性，減少了非貨架產品的調試和排故成本。用戶可根據實際情況對各個板卡進行配置，保證系統的靈活性。此外，系統還預留了PXI插槽［1］，提供了一定的可擴展空間［2］。

3.1PXI控制計算機

PXI控制計算機是綜合測試設備的核心，由PXI機箱、總控制器板卡和PXI板卡3部分構成。綜合考慮通用性和擴展性的要求，機箱選用了18槽3U PXI標準機箱PXIe-1075，槽位留有余量；控制器選用了PXIe-8135零槽嵌入式控制器，配合KVM；編程語言選擇了NI的LabWindows/CVI進行功能仿真程序的開發。系統各功能板卡配置如下：

（1）PXIe-6220模擬量卡：該板卡提供16路模擬量輸入/輸出，通過輸出模擬量信息作為信息處理機的狀態輸入，用于模擬飛機的飛行狀態；

（2）方元明PCI-88 ARINC 429仿真卡：該板卡提供了8路收/發的ARINC 429數據通路，用于模擬航電系統與信息處理機之間的ARINC 429數據通信；

（3）PC-ES AFDX端系統子卡：板卡提供了2路冗余的AFDX數據通路，用于模擬航電系統與信息處理機之間的AFDX數據通信。

3.2線纜轉接箱

線纜轉接箱不僅具備了接口轉接的功能，還集成了信號調理的功能，主要功能如下：

（1）將PXI板卡的通用接口轉換成信息處理機電纜使用的專用接口；

（2）對PXIe-6220模擬量卡的輸出信號進行調理，調理到信息處理機要求的范圍內；

（3）通過（按鈕）開關實時控制每個模擬量的通斷；

（4）通過（按鈕）開關實時控制信息處理機的上下電。線纜轉接箱是信息處理機整機級測試時不可或缺的一部分。

3.3其它設計

綜合測試設備各個部件均采用標準機架式設備。數字化顯示的電壓表和電流表保證了操作人員可以實時監控到設備的加電狀態；一體化的KVM減小了設備的規模和重量，增加了便攜性。

4　軟件設計

4.1軟件功能介紹

軟件分為外圍仿真軟件和測試腳本2部分。

（1）外圍仿真軟件：外圍仿真軟件模擬了與信息處理機交聯的外部接口和功能邏輯，為信息處理機提供了ARINC 429 和AFDX的航電總線數據激勵，與信息處理機合起來構成了一套完整的功能邏輯，為信息處理機的測試提供了保障；

（2）測試腳本：測試腳本根據信息處理機的需求進行編寫，一套完整的測試程序由一個總控腳本將完成各個單獨功能的測試腳本連接起來，進行自動（或半自動）測試。

4.2軟件架構

綜合測試設備的軟件架構如圖2所示。

圖2　軟件架構圖

所有軟件的開發均在Windows XP上進行。外圍仿真軟件開發環境為NI LabWindows/CVI［3］，數據庫部分使用SQLite 3，數據采集板卡驅動軟件為NI DAQmx8.5；測試腳本使用Python 2.7進行開發和運行。

4.3外圍仿真軟件功能模塊

外圍仿真軟件的功能模塊主要分為主控模塊、仿真模型管理模塊、數據管理模塊和自檢模塊。

（1）主控模塊：主控模塊提供了軟件的總控操作界面，用于對軟件其它功能模塊進行操作和調用；

（2）仿真模型管理模塊：仿真模型數據庫的內容是信息處理機外圍交聯設備的功能邏輯仿真。仿真模型管理模塊通過調用這些仿真模型，實現與信息處理機的通信和交互；

（3）數據管理模塊：航電數據庫存儲著與信息處理機外部接口相關的所有ICD數據，為綜合測試設備的仿真模型提供數據支持；

（4）自檢模塊：自檢模塊提供綜合測試設備上電后的自檢功能，為測試工作的順利進行提供了支持。

4.4軟件實現

（1）外圍仿真軟件：外圍仿真軟件的操作界面按照功能對顯示區域和操作區域進行了劃分，分為總線選擇、通道選擇、ICD操作、如圖3所示。試驗人員通過操作外圍仿真軟件為測試提供所需要的外部激勵，主要包含ARINC 429、以太網、AFDX和模擬量的測試數據［4］。

圖3　外圍仿真軟件功能示意圖

（2）測試腳本：在外部激勵數據具備的條件下，測試依靠一系列的測試腳本來完成。腳本主要完成了測試請求的發送、測試響應的接收、結果比較和判斷的功能，最終實現測試結果的顯示和統計。

5　結果比較

信息綜合處理機綜合測試設備的使用，較以往的純手工測試流程相比，提高了測試的自動化程度，減少了測試過程中的人力成本，減輕了測試操作和結果記錄的負擔，顯著縮短了一次測試所花費的時間。表1從五個方面比較了兩種測試流程。

表1　測試數據比較

6　結束語

較以往的手動測試相比，使用綜合測試設備對信息處理機進行半自動化測試后顯著縮短了測試時間，提高了測試效率。由于測試腳本能夠自動地順序執行，完整地執行一遍測試程序從之前的“4小時·3人”縮短至“40分鐘·2人”，大量節省了人工操作測試項目和測試數據記錄的時間花費。平臺還為日后的擴展進行了預留，能夠適應后續功能需求的變化和增加。

下階段的目標是將半自動的測試腳本完善為全自動，并支持自動生成測試報告，以適應長時間周期性的環境試驗測試要求。

［1］張福生，陳莉新，景旭貞.基于PXI模塊化儀器的載人航天器自動測試等效器系統設計［J］.計算機測量與控制，2014.22 （6）：1667-1669.

［2］劉菊紅，袁紅艷.飛機飛行控制系統仿真平臺建設［J］.測控技術，2013.32（3）：135-137.

［3］王建新，楊世鳳，隋美麗.LabWindows/CVI虛擬儀器測試技術及工程應用［M］.北京：化學工業出版社，2006.

［4］王凱，劉濤，周德新.航電設備運行環境動態模擬系統設計方法研究［J］.計算機測量與控制，2011.22（4）：1303-1306.

Design and Implementation of Integrated Testing Equipment of Information Processing Computer

WAN Xin-yu，LI Xiao-dong
（Aeronautics Computing Technique Research Institute，Xi’an Shanxi 710068，China）

Testing is one of the indispensable links in the onboard computer equipment development cycle.We design and implement a comprehensive test equipment based on PXI in order to increase the degree of automatic testing.The device uses the virtual instrument technology to build a simulation platform，and uses Python to write test procedures.The practice shows that the establishment of simulation platform by PXI virtual instrument architecture，Lab Windows/CVI simulation software and Python test scripts can effectively improve the automation and efficiency of test and make the equipment configurable.

Information Processing Computer；Automatic Test；PXI；Python

TP391

A

1008-1739（2015）11-68-3

定稿日期：2015-05-12