新一代自動測試系統集成技術體系研究

作者/季漢國、周輝，中國電子科技集團公司第四十一研究所

新一代自動測試系統集成技術體系研究

作者/季漢國、周輝，中國電子科技集團公司第四十一研究所

本文通過對自動測試系統的各種測試需求進行分析，結合國內外發展現狀，梳理自動測試系統的硬件體系架構與軟件體系架構，對自動測試系統的集成技術進行分析研究，總結系統集成的核心技術體系，形成自動測試系統系統集成方法與策略。

自動測試系統；集成技術；體系；硬件；軟件

1. 自動測試系統

自動測試系統（Automated Test System，ATS）是以計算機為核心，在程序控制下能夠自動完成某種測試任務的測量儀器和其它設備的軟硬件有機整體。自動測試系統集成技術體系研究是使所研制的自動測試系統對一大類或多類測試需求具有通用性。

2. 系統集成技術的分類

我國測試系統的發展起步較晚，各家由于技術體制與管理體制不同，使得“傳統一對一系統集成技術”成為目前我國的主流系統集成技術。

通過梳理我國自動測試系統體系架構，摸清了我國自動測試系統的不足，及時調整思路，開展了“基于平臺一對多集成技術”的研究工作，目前該集成技術已經初具規模。

基于目前自動測試系統集成規模越來越大、集成成本也越來越高、測試效率的提高已經出現瓶頸問題等因素，目前正在醞釀開展“基于軟件無線電的面向對象集成技術”的研究工作，目的是提高硬件資源的復用率，降低成本，通過軟件加載方式，避免開關系統規模的擴大，提高測試效率。

下面將對三種集成技術進行詳細的分析研究。

2.1 傳統一對一系統集成技術

“傳統一對一系統集成技術”為專用的測試系統，顧名思義就是一套系統僅滿足一套裝備的測試需求。該模式針對用戶提出的需要，從硬件、軟件和結構方面進行詳細的設計，通過與用戶不斷的溝通交流，確定實施方案，然后開展采購與設計工作，到用戶方進行調試，直到用戶滿意為止。

“傳統一對一系統集成技術”開發的系統規模較小，應用目標比較單一，自動測試設備（ATE）與相應的測試程序集（TPS）合在一起開發，如圖1所示。

總的來說是自頂向下，由粗到細，首先完成系統需求分析和系統設計，然后分別完成硬件系統與軟件系統的研制，再集成到一起進行總體聯調。完成以后的系統，還需要經歷現場維護、修改和進一步完善的階段。硬件研制和軟件編制在硬件系統集成和TP編程調試階段將進行融合，進行軟件平臺研制和儀器驅動程序的開發。傳統一對一系統集成技術集成的系統雖然規模較小，測試效率比較高，但是也存在很大的不足，無法適應市場的千變萬化，具體不足如下：

圖1 傳統一對一系統集成技術研制流程

(1)通用性差，一套系統僅能滿足一套設備的測試需求；

(2)信息接口不統一，無法與其它系統進行數據交互；

(3)技術體制多樣，無法實現測試程序的移植；

(4)可擴展性差，進行功能升級時，必須由系統研制廠家從代碼底層進行重新編寫；

(5)系統設計周期長，一般每套系統的供貨至少要6個月以上。

2.2 基于平臺一對多集成技術

“基于平臺一對多集成技術”是在綜合了國外第二種和第三種集成技術，結合我國自動測試系統的發展現狀與技術條件基礎上，提出的一種通用開放式的集成技術，該種集成技術滿足大型工程多種裝備的不同測試需求，并滿足同類裝備各種生命周期內的測試需求。

“基于平臺一對多集成技術”集成的自動測試系統的要求是：為各系列自動測試系統提供統一的、通用的ATE平臺，包括通用的硬件平臺、軟件平臺和TPS開發工具，以及統一的、規范的接口標準。

“基于平臺一對多集成技術”的研制流程如圖2所示。

圖2 “基于平臺一對多集成技術”研制流程

“基于平臺一對多集成技術”的研制流程分三條線進行，技術線、需求線與具體需求線，通過技術線，分析不同裝備的信號特征，找出共性，結合相關的標準，研制通用開放的通用測試平臺，該平臺包括軟件平臺與硬件平臺，其中軟件平臺包括軟件架構制定和TP開放軟件等，硬件平臺研制各總線的測試設備和接口適配器，依據裝備需求填平補齊。通用測試平臺與具體裝備的需求相結合，通過更換適配器方式，進行跨平臺的橫向集成；通過裁剪方式，進行全壽命周期縱向集成。

采用“基于平臺一對多集成技術”，可以達到如下目的：

(1)降低ATE的開發成本；

(2)能有效的處理ATE的硬件及軟件的過時更新；

(3)使測試程序集(TPS)的開發工作量減至最小；

(4)降低總的測試系統規模；

(5)使生產過程用的測試系統和現場用測試系統兩方面的研制均受益，因為該結構可在不同的測試級別上共享。

2.3 基于軟件無線電的面向對象集成技術

“基于軟件無線電的面向對象集成技術”是采用合成儀器技術，通過軟件加載的方式，實現不同裝備不同參數測試的一種集成技術。

合成儀器(SI)是一種模塊化的硬件和軟件測試方案，這個概念包括將單獨的硬件和軟件測試模塊連接成一個新穎緊湊的系統來仿真標準儀器，其最終結果是產生一種形態可變的通用系統架構，以便能夠設計可擴展的自動測試系統，更靈活地引入新技術，改造自動測試系統以適應新的測量應用。模塊可在各種不同測量環境中重復使用，這不僅可延長自動測試系統的使用壽命，降低系統的壽命周期總成本，還可避免產品過時。

傳統測試儀器往往是一些功能單一的專用儀器，進行系統測試時是用一種儀器進行一類測試，通過多種儀器實現一組完整測試。在許多情況下，不同儀器具有類似的內部功能（如D/A轉換器、濾波器、衰減器等），對于合成儀器，其原理就是考慮刪除系統的冗余部分，將這些相同的部分進行模塊化，合成這些儀器的測量功能到一組功能模塊上，這樣我們使用一臺SI就可滿足多種信號的測量要求，而不再需要許多專用、單功能的激勵和測量儀器。

SI是基于軟件的系統，是虛擬儀器的子集，其最大特點是“可重配置”，基礎構件模塊可通過軟件命令調整和重配置，以模擬一種或多種傳統測試設備，SI很容易僅通過軟件修改就可增加新的測試能力，而傳統的儀器需要增加專用的硬軟件。

“基于軟件無線電的面向對象集成技術”的研制流程如圖3所示。

圖3 “基于軟件無線電的面向對象集成技術”研制流程

“基于軟件無線電的面向對象集成技術”類似基于“基于平臺一對多集成技術”的研制流程，也分三條線進行，技術線、需求線與具體需求線，通過技術線，分析不同裝備的信號特征，找出共性，研制通用測試平臺，該平臺包括軟件平臺與硬件平臺，其中軟件平臺包括軟件架構制定和參數測試軟件等，硬件平臺研制各類上下變頻模塊與信號處理模塊等，根據具體測試需求，加載不同的測試軟件，完成測試。

采用“基于軟件無線電的面向對象集成技術”，可以達到如下目的：

（1）大大降低系統規模，節約成本。

（2）減少了軟件中的設置，提高了軟件運行效率。

（3）三種維修體制共享一套系統，提高系統集成效率。

3. 結束語

本文研究了國內當前用于自動測試系統研制生產過程中的三種集成技術，深入淺出地分析了三種集成技術的技術特點以及自動測試系統集成技術的發展趨勢，為新一代自動測試系統發展提供了相關理論基礎。

＊ [1]李行善,左毅,孫杰.自動測試系統集成技術.電子工業出版社,2004