信息化體系結構ATE軟件開發(fā)平臺設計方法

崔翹楚+魏長安

摘 要： 針對國內(nèi)外復雜電子設備的自動測試系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)開放性差、遠程測試保障能力欠缺、測試效率較低等問題，提出一種自動測試設備（ATE）軟件開發(fā)平臺設計方法。該平臺以信息化體系結構中間件為核心，實現(xiàn)分布式的資源應用之間的信息交互，并為信息交互提供數(shù)據(jù)的安全性保障；同時該軟件平臺以Access數(shù)據(jù)庫技術為支撐，更加有效地組織管理歷史測試數(shù)據(jù)以及復雜電子設備的各類綜合保障信息。利用此開發(fā)平臺，可通過資源應用快速構建集多節(jié)點并行測試、故障診斷、維修保障等于一體的ATE軟件，不僅可以縮短ATE軟件研發(fā)時間，降低ATE軟件的研發(fā)成本，還可以提高測試效率及保障能力。

關鍵詞： 信息化體系結構； 自動測試； 故障診斷； 復雜電子信息系統(tǒng)

中圖分類號： TN958?34； TP391.4 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）22?0029?05

0 引 言

我國現(xiàn)在的復雜電子系統(tǒng)自動測試系統(tǒng)在汽車、醫(yī)療等領域有著廣泛應用。近年來，由于電子系統(tǒng)種類不斷增多，電子系統(tǒng)集成不斷加大，傳統(tǒng)的ATE已經(jīng)難以滿足當今電子系統(tǒng)快速發(fā)展的客觀需求，主要不足在于： 測試數(shù)據(jù)的開放性差、遠程測試與保障能力低、測試效率低、并行測試能力欠缺、針對不同型號電子設備系統(tǒng)軟件的開發(fā)成本高[1]。

測試集成環(huán)境（Testing Integrated Architecture，TIA）是一種將分布式交互仿真體系結構[2?3]應用于測試領域的開放體系結構。TIA中間件[4]能夠?qū)崿F(xiàn)分布式資源應用之間的信息交互，并為信息交互提供數(shù)據(jù)的安全性保障。測試集成環(huán)境TIA可以通過添加資源應用的方式快速構建ATE方案，通過配置對象模型、實體及發(fā)布訂閱關系可針對不同的UUT型號快速配置資源應用之間的信息交互格式，通過ATE軟件資源的應用框架快速配置UUT基本信息、測試方案及故障診斷專家?guī)臁?/p>

1 基于TIA的ATE軟件架構

圖1為基于TIA的信息化體系結構ATE軟件架構的示意圖。圖1中，TIA軟件框架由資源應用（組件）、公共設施和基礎工具3部分構成。

資源應用是組成測試方案的基本單位，能夠在測試過程中執(zhí)行相應的功能。用戶可以通過使用資源應用的框架快速配置UUT基本信息、測試流程、診斷專家?guī)斓刃畔ⅰ７桨傅倪\行則依托于中間件，中間件是一個支持建立可互操作的實時分布式應用的分布對象計算中間件，即分布式的資源應用之間可以依托于中間件進行發(fā)布訂閱，以實現(xiàn)信息交互，并為信息交互提供數(shù)據(jù)的安全性保障。發(fā)布訂閱的數(shù)據(jù)格式為SDO數(shù)據(jù)包。SDO數(shù)據(jù)包[5]用于一個資源應用到多個資源應用或一個資源應用到一個資源應用之間的信息交互。它們是在 TIA元對象模型中實例化的，包括的屬性有實體名稱、實體ID、對象模型類型、訂購發(fā)布屬性和流本身。流由多個“幀”組成，可以有許多類型的幀與單個流關聯(lián)。因此發(fā)布訂閱雙方的資源應用都必須具有相同的對象模型才可以實現(xiàn)SDO數(shù)據(jù)包的傳遞。

公共設施是為實現(xiàn)TIA應用快速建立奠定基礎的軟件子系統(tǒng)，包含中間件、資源倉庫和數(shù)據(jù)檔案。資源倉庫[6]負責存儲對象模型及資源相關信息，數(shù)據(jù)檔案[7]負責存儲與測試系統(tǒng)相關的方案信息。

基礎工具負責管理TIA公共設施和資源應用。信息化體系結構ATE軟件主要具有如下資源應用：

（1） 虛擬UUT資源應用是信息化體系結構ATE軟件的核心資源應用，測試信息錄入資源應用、測試結論分析資源應用、故障診斷資源應用、健康趨勢分析資源應用、履歷管理資源應用等資源應用都必須獲取虛擬UUT資源應用數(shù)據(jù)庫中的信息后，才能實現(xiàn)各自的功能。

（2） 故障診斷資源應用可實現(xiàn)編輯故障診斷專家?guī)欤⒋鎯Φ綌?shù)據(jù)庫中；選擇測試數(shù)據(jù)源并根據(jù)故障診斷專家?guī)爝M行故障診斷。

（3） 測試信息錄入資源應用可實現(xiàn)編輯測試信息，并錄入虛擬UUT數(shù)據(jù)庫。

（4） 測試結論分析資源應用可實現(xiàn)選擇被分析測試數(shù)據(jù)源并接收測試數(shù)據(jù)，進行測試數(shù)據(jù)分析，并得出測試結論。

（5） 3D顯示資源應用可實現(xiàn)編輯UUT型號物理結構并存儲，并根據(jù)物理結構XML文件顯示UUT效果；接收故障診斷結果并顯示故障位置的動畫，同時可顯示維修指導提示動畫。

（6） 趨勢分析資源應用可實現(xiàn)選擇測試數(shù)據(jù)源并進行數(shù)據(jù)分析，發(fā)送分析結果。

（7） 履歷管理資源應用可實現(xiàn)編輯履歷、存儲履歷、根據(jù)請求有選擇地發(fā)送履歷信息。

2 ATE軟件設計

信息化體系結構ATE軟件，通過創(chuàng)建具有不同用途的試驗方案實現(xiàn)自動測試、故障診斷、履歷管理、訓練、維護等功能。

2.1 虛擬UUT資源應用設計

虛擬UUT資源應用是虛擬映射實體的載體，它能夠反映出真實UUT的全部信息，包括型號信息、單體UUT狀態(tài)信息和履歷信息。其他資源應用通過中間件來訂購發(fā)布虛擬UUT資源應用的狀態(tài)。虛擬UUT資源應用用例圖如圖2所示。

用戶可以使用虛擬UUT資源應用來處理UUT型號信息測試數(shù)據(jù)和履歷信息，其中UUT型號信息的詳細分類如圖2所示。處理這一行為包括編輯、存儲和讀取3個子行為。

虛擬UUT資源應用中的各種信息是存儲在數(shù)據(jù)庫中的，這里采用Microsoft Access數(shù)據(jù)庫的形式進行存儲。數(shù)據(jù)庫詳細設計如表1所示。

表1為UUT型號信息表，主鍵為ID，型號的物理結構存儲的是描述UUT型號物理結構的XML文件路徑。該XML給3D顯示資源應用提供所有的顯示信息，使其顯示出真實UUT的模擬3D效果圖。

物理結構XML文件層次如表2所示。

若被測設備由n個部件構成，則物理結構XML文件根節(jié)點下就有n個子節(jié)點，這n個子節(jié)點下又分別具有部件ID號、部件大小、部件位置、部件旋轉角度、部件顏色這幾個子節(jié)點。

表3為單體UUT狀態(tài)表，主鍵為ID，測試時間為字符串類型，格式為“1999?2?2 12：12：12”。測試數(shù)據(jù)集合字段下存儲的是經(jīng)SDO數(shù)據(jù)包轉化后的OLE格式。如上所述，SDO數(shù)據(jù)包和相應的對象模型[5，8]結構一致，對象模型文件的格式為XML，其基本結構如圖3所示。

表3 單體UUT狀態(tài)表

如圖3所示，一個對象模型中可以包含多個屬性，每個屬性下面還可以包含任一層的子屬性。

表4為履歷信息表，主鍵為ID，數(shù)據(jù)類型是字符串，格式為“1999?2?2 12：12：12”，單體UUT狀態(tài)表示某一序列號UUT的當前狀態(tài)，如：“正常”、“故障”、“檢修中”、“運輸中”等。

表4 履歷信息表

2.2 故障診斷資源應用設計

故障診斷資源應用能夠?qū)崿F(xiàn)讓用戶針對不同型號的UUT快速配置故障診斷方案和對故障診斷進行運行控制，同時用戶可以使用故障診斷組件查看故障診斷結果。

如圖4所示，用戶可以在方案設計階段對故障診斷專家?guī)旌凸收显\斷結果的維修指導進行快速配置。配置的故障診斷專家?guī)旌途S修指引都將存儲在數(shù)據(jù)庫中。

數(shù)據(jù)庫的詳細設計如下：

故障診斷專家?guī)烊绫?所示，主鍵為ID。故障部件字段下的內(nèi)容應與UUT物理結構XML文件中描述的部件名稱相一致。判斷條件字段下的內(nèi)容格式為由若干個屬性名稱和“與”、“或”、“非”邏輯符號組成的判斷條件表達式。

例如：！A1：：A11&&A2||A3：：A31。

表示在A1屬性下的子屬性A11不超限且A2屬性超限的情況或者A3屬性下的子屬性A31超限的情況下，該判斷條件對應的部件發(fā)生故障。

可以根據(jù)維修指引信息ID到維修索引表中查找具體維修指引信息。

維修索引表如表6所示，主鍵為ID，與故障診斷專家?guī)煜碌木S修指引信息ID信息相對應。維修指引文字信息為用戶提供維修指引的文字提示，維修指引3D顯示信息字段下的內(nèi)容為需要更換的部件名稱，應與UUT物理結構XML文件中描述的部件名稱相一致。

3 ATE軟件開發(fā)方法

ATE軟件的功能實現(xiàn)分為方案設計和方案運行兩個階段，在方案設計階段，基于TIA的ATE軟件構件圖如圖5所示。

基于TIA結構和中間件具有自動測試、故障診斷、履歷管理等功能的資源應用是實現(xiàn)信息化體系結構ATE軟件功能的核心構件。用戶通過操控門戶啟動方案設計工具來編輯試驗方案和測試流程，并配置相關資源應用的參數(shù)，將其存儲在數(shù)據(jù)檔案中。

在方案運行階段，基于TIA的ATE軟件構件圖如圖6所示。操控門戶通過啟動TIA運行平臺控制方案，在方案運行過程中，TIA運行平臺依賴資源倉庫加載功能資源應用（實體和對象模型），依賴中間件實現(xiàn)發(fā)布訂閱服務。

自動測試功能是信息化體系結構ATE軟件的核心功能，其實現(xiàn)過程分為方案自動測試方案設計和自動測試方案運行兩個階段。

在平臺方案編輯界面中拖入所需要的資源應用配置好其他資源應用的各種參數(shù)。第一次配置方案時，用戶可以根據(jù)不同類型的UUT快速設置他們的型號信息，如型號名稱、定檢周期、物理結構信息（需使用3D顯示資源應用配置），同時還須給各個資源應用配置好對象模型及實體信息以及發(fā)布訂閱關系。若方案設計者配置的信息都是正確的，則配置信息將存入虛擬UUT資源應用數(shù)據(jù)庫、資源倉庫和數(shù)據(jù)檔案中。

方案運行階段序列圖如圖7所示。

圖7 自動測試方案運行階段序列圖

在自動測試方案運行階段，TIA集成測試環(huán)境可以根據(jù)方案設計階段已經(jīng)設置好的實體及對象模型信息結合測試流程和儀器資源進行自動測試。儀器資源應用通過中間件訂閱到流程資源應用發(fā)布的測試流程以驅(qū)動硬件資源采集測試數(shù)據(jù)，并將采集到的測試數(shù)據(jù)包通過中間件發(fā)布到虛擬UUT資源應用中，最后存儲到數(shù)據(jù)庫中。

4 結 語

信息化體系結構ATE軟件以測試集成環(huán)境和中間件為支撐，實現(xiàn)了分布式的資源應用之間的信息交互，提高了測試數(shù)據(jù)的開放性和遠程測試保障能力；同時，多節(jié)點的并行測試也使測試效率大大提高。以數(shù)據(jù)庫技術為核心，更加有效地組織管理了歷史測試數(shù)據(jù)和復雜電子設備的各類綜合保障信息，并實現(xiàn)了針對不同型號的電子系統(tǒng)用戶可通過快速的參數(shù)配置實現(xiàn)ATE的測試、訓練、維護等功能，可降低ATE軟件的研發(fā)成本，縮短了研發(fā)時間。

參考文獻

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