基于圖形化的裝備測試程序開發方法研究

尹常艷，段彥鵬

（西安泛華科技開發有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

當前電子裝備的功能日益強大，對其的維修保障提出了更高要求。裝備維修保障時，測試設備利用測試程序，調用適配器、板卡等資源完成功能檢測，從而得出測試結果。因而測試程序的開發成為了自動測試的核心工作，其重要程度日趨顯著[1-2]。

現階段電子裝備進行維修保障需要通過專業的測控廠商，根據測試需求提供一套內置測試程序集測試系統。當測試程序需要維護升級時，也需借助技術人員實現。測試程序的開發，不但要求技術人員要全面了解測試設備、被測設備、接口等信息，還需要具有相關軟件的開發能力，然后通過編程實現測試功能。

主流開發環境強大的軟件功能、靈活的編程方式毋庸置疑，但也具有開發周期長、入門門檻較高的缺點。另外由于各開發環境所使用的語言、編程方式存在差異，進而導致各開發環境開發的測試程序之間的可互換性差。

由于上述各種因素，本文針對電子裝備測試程序開發的需求，充分考慮了開發環境的易用性及測試程序的通用性，利用虛擬儀器技術，提出一種整合開發過程和資源，快速、便捷地根據測試需求開發測試程序，完成對被測裝備的測試。

1 虛擬儀器技術

虛擬儀器技術是利用高性能的模塊化硬件，結合靈活高效的軟件完成各種測試、測量和自動化的應用。美國國家儀器公司開發LabVIEW圖形開發工具，提供了強大的軟件功能，縮短了產品投放市場時間、提高了產品開發和生成的效率[3]。LabVIEW中提供的VI腳本功能，可編程實現程序的創建、編輯和運行，減少VI的重復編輯。本文即利用VI腳本技術創建LabVIEW程序代碼。

2 總體實現框架

測試程序的開發工具是編寫，編譯，調試測試程序的開發環境，也稱為測試程序軟件開發環境[4]。為減少軟件開發過程對程序生成的影響，本開發方法設計一套圖形化的開發方法，用戶設計出整個測試過程，配置相應的屬性等參數，通過調試后將測試流程自動轉化為LabVIEW程序代碼，實現程序的開發。文中介紹的開發工具主要由工具箱、流程圖繪制、屬性配置、變量管理、調試輸出、流程保存，生成程序這幾大功能塊構成[5]。

工具箱提供測試流程中所需的功能模塊。根據功能劃分為固有模塊和擴展模塊。固有模塊包含開發過程所必須的模塊，如流程控制模塊（While、Switch、Timer等）和基本運算模塊（Add、Subt等）；擴展模塊是將第三方提供的用于測試程序流程開發的模塊，如數據采集、信號分析等功能，通過工具將其封裝為具有Plugin方式的DLL，再以Plugin方式加載至擴展模塊中。

流程圖繪制完成圖形化測試流程的編輯。用戶拖拽工具箱上的模塊，將其放置在流程圖繪制窗口，通過連線將各子模塊按邏輯聯系在一起，完成某些特定功能。

屬性配置用于顯示和編輯對象屬性。屬性分為基本屬性和擴展屬性。基本屬性包括對象的基本信息，如名稱、顏色等信息。擴展屬性是對象特有屬性，如針對采集功能，擴展屬性包括采樣率、采樣間隔等信息[6]。

變量管理模塊集中管理程序中所有變量。測試程序中連線只代表程序的執行流程，模塊間的數據交互是依靠變量完成。模塊的輸入可以是一個變量值，也可是多個變量的數學、邏輯、基本函數運算，最終模塊輸入以表達式形式給出，該模塊還會對用戶組合的表達式進行邏輯分析，避免輸入非法表達式。

調試輸出用來動態調試用戶開發的測試流程，降低測試程序自動生成過程中的出錯概率。用戶可針對流程圖上的任一節點來設置斷點、添加探針。在監測窗口可觀察設置的各種變量的變化。調試可采用單步、跳出等方式，在流程圖繪制窗口形象的展示[7]。

調試后無錯誤，將測試流程整體保存為流程配置文件。該文件采用 XML文件形式，文中節點出現的順序即為執行順序，節點的屬性即為配置參數，節點的包含關系即為節點功能單元的嵌套關系。

最后利用VI腳本技術，按照程序中節點的配置參數和執行邏輯自動生成LabVIEW的程序代碼。生成測試程序分為參數解析和程序生成兩部分。參數解析模塊對測試程序的流程文件進行解析，將流程配置信息組織成需要的接口參數。程序生成模塊利用VI腳本技術，通過識別接口參數不同的對象，將其生成并放置在框圖中，然后根據層級關系移動，最終進行連線，從而生成測試程序[82]。

3 開發方法執行流程

3.1 設計開發測試流程

根據測試需求設計測試流程。在工具箱上拖拽所需的功能塊，按照測試邏輯連接各功能塊，通過屬性窗口中設置各功能塊的參數、路徑等信息。完成后通過設置斷點、探針、變量等，在輸出和變量窗口觀察調試信息，對流程進行調試。

3.2 獲得測試流程配置文件

開發工具將調試無誤的測試流程信息整理保存，自動生成流程配置文件。該文件用于記錄流程執行順序。文件中節點出現的順序即為執行順序，節點的屬性即為配置參數，節點的包含關系即為節點功能單元的嵌套關系。過程如下：測試流程頂層用節點Root表示測試流程開始，然后記錄測試流程的第一層級的流程控制節點。流程控制節點（WhileLoop、IfStruct、Parallel等）在文件中用容器記錄，每個控制節點分別在下層節點中詳細記錄各自特性信息。例如 WhileLoop，在下層節點中記錄其節點編號、標題、及所在容器的編號。如果其下層還包含容器，則繼續遞歸直至所有流程信息記錄完畢。另外測試流程中還包括變量參數信息，在流程配置文件中用變量節點記錄。變量節點中存儲了程序中定義的所有變量信息，從中可以解析出變量名稱、類型、維數等信息。

3.3 獲取接口參數信息

解析并整理流程配置文件，將節點的相關配置信息組織成程序生成時所需要接口參數信息。

解析文件調用LabVIEW中的XML文件操作函數實現。從流程配置文件中解析得到的節點類型及相關的信息，例如節點類型為While循環，則從該節點獲取容器號、容器名、循環條件等信息；若節點類型為 Active，則從中獲取調用函數的名稱或者是 Dll函數的路徑、參數名、參數值等信息。若某節點的子節點類型仍是容器節點，則繼續遞歸，直至獲取該節點的所有信息；整個測試流程中所有節點信息會統一放置在接口參數信息中[9]。

3.4 生成測試程序

利用LabVIEW VI腳本技術，按照接口參數信息將測試流程中所有節點依次添加至 LabVIEW 程序框圖上。例如：節點類型是While循環或者條件結構,則在程序框圖設定位置自動放置While循環或者條件結構。函數節點是根據解析出的類型劃分為內置函數、子函數和外部庫節點。對于內置函數，開發工具根據函數名自動將該函數放置程序框圖上；對于子函數，則從記錄的路徑中將該函數放置在程序框圖上；對于外部庫節點，則將調用庫函數放置在程序框圖上，然后按照 Dll路徑，導出函數調用規范以及參數信息（參數名，參數數據方向，參數類型，參數值等）配置庫節點。至此，測試流程中相關函數，變量、結構信息均以在程序框圖上生成。

接著,遍歷程序框圖中的對象，根據接口函數信息記錄的層級關系，將部分函數、變量等功能塊分別移動到各自的容器中，然后獲取所有需要連線對象，找到連線的源端子和目標端子將兩者連接，實現數據的傳遞。

最后對程序框進行整理，保存在指定路徑下。

至此，測試流程已經轉化為了 LabVIEW 程序代碼。

4 實驗驗證

為了驗證該方法，編寫一個模擬電壓輸出程序。生成的流程配置文件如圖1所示。

圖1 多通道模擬電壓程序流程配置文件Fig.1 Multi-channel analog voltage program flow configuration file

圖2 （左）生成節點 （右）節點移入容器Fig.2 (left) Generating node (right)node immigration container

圖中括號1中Container表示容器，其中包含了While循環（C部分）和4個函數（A和B）。從1中可以看出A中兩個函數在while之前，B中兩個函數在while之后。While循環內部包含3個函數分別用Activity表示。結束條件是由Condition表示，是由while內一個函數的端子控制。括號2中Variable是函數中的變量信息。圖 1（左）是根據流程配置文件生成控件、流程控制節點、函數等信息；圖 2（右）是將相關信息放入流程控制節點；圖3是將控件、函數等根據端子連線信息連接后，整理框圖，保存程序運行。

根據實驗驗證，該方法生成的流程配置文件能夠將測試流程結構描述清楚，根據其記錄的信息，利用VI腳本技術可以正確生成VI程序。

圖3 （左）連線后整理程序（右）運行程序Fig.3 (left) Collate program after connection (right) running program

5 結論展望

本文介紹的測試程序圖形化開發方法，所有的功驗證能塊、流程控制結構等均以圖形元素的形式展示，相比傳統的文本編程方式，具有形象直觀、編程門檻低，極大的降低了開發人員的學習成本[10]。同時，采用連線的方式控制節點的執行順序，便于程序調試。

本文提出的測試程序開發方法提出來一種快速生成測試程序的思路。用戶可以采用其它工具生成測試程序的流程配置文件，并通過熟悉的開發環境，編寫腳本程序自動生成測試程序。

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