本文針對(duì)ATS中TPS的可移植性差的問題，在ATML框架下研究了面向信號(hào)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出了一種面向信號(hào)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)資源分配方法。該方法使用信號(hào)作為測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)信息傳輸?shù)?a target="_blank">接口，通過信號(hào)匹配為UUT端口分配儀器資源，解決了傳統(tǒng)的面向儀器的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)資源分配依賴硬件資源的問題，提高了 TPS的可移植性。

　　0引言

　　ATS（Automatic Test System，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)）能夠?qū)Ρ粶y(cè)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、故障診斷。傳統(tǒng)的面向儀器的ATS中開發(fā)的TPS（Test Program Set，測(cè)試程序集）涉及對(duì)測(cè)試資源的直接訪問，當(dāng)TPS在不同平臺(tái)之間移植或測(cè)試儀器資源改變時(shí)，測(cè)試程序需做大量改動(dòng)，可移植性和重用性較差。

　　ATML（Automated Test Markup Language，自動(dòng)測(cè)試標(biāo)記語言）采用面向信號(hào)的結(jié)構(gòu)對(duì)ATS進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化描述。

　　ATML將測(cè)試需求描述為UUT端口的測(cè)量/激勵(lì)信號(hào)需求，測(cè)試資源能力描述為儀器資源端口的信號(hào)能力，通過信號(hào)匹配實(shí)現(xiàn)儀器資源的分配。測(cè)試執(zhí)行過程中，測(cè)試程序根據(jù)儀器資源分配的結(jié)果，調(diào)用面向信號(hào)的儀器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)測(cè)試操作?；贏TML開發(fā)的TPS中不包含任何針對(duì)硬件資源的操作，當(dāng)TPS在不同平臺(tái)之間移植時(shí)，資源分配模塊能夠重新為UUT端口分配測(cè)試儀器，提高了TPS的可移植性。

　　1儀器能力描述

　　ATML ATS關(guān)系圖如圖1所示。

　　在ATS中，儀器的主要功能是產(chǎn)生或測(cè)量UUT端口的需求信號(hào)。傳統(tǒng)的測(cè)試儀器往往是功能單一的專用儀器，ATS中儀器數(shù)量眾多，隨著被測(cè)設(shè)備的增加，專用的測(cè)試適配器也越來越多，導(dǎo)致通用ATS的規(guī)模越來越龐大。近年來出現(xiàn)了以軟件控制的、以功能組合方式實(shí)現(xiàn)的合成儀器技術(shù)，如Ai7技術(shù)，將7種儀器的功能由一個(gè)合成儀器模塊來實(shí)現(xiàn)。本單位自主研發(fā)的可重構(gòu)儀器資源的每個(gè)通道可以軟件定義為AD/DA/計(jì)數(shù)器/DMM等常用的測(cè)試儀器資源，省去資源分配環(huán)節(jié)（信號(hào)開關(guān)矩陣）；同時(shí)，可重構(gòu)儀器具備超寬量程，可以不使用接口適配器進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。

　　為了實(shí)現(xiàn)面向信號(hào)開發(fā)的TPS的靈活重載和儀器的獨(dú)立，ATML不直接利用儀器的物理端口（Ports），而是在儀器描述文檔內(nèi)定義信號(hào)能力（Capabilities）和邏輯資源（Resources），通過能力到資源的映射（Capability-Map）和資源到端口的連接（NetworkList）實(shí)現(xiàn)不同的信號(hào)能力到儀器端口的分配。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的能力是測(cè)試工作站中所有儀器能力的總和。

　　以可重構(gòu)儀器中的萬用表資源為例，其能力、資源和端口的映射關(guān)系如圖2所示。

　?。?）定義儀器的信號(hào)能力

　　儀器的信號(hào)能力定義了儀器能夠產(chǎn)生或測(cè)量的信號(hào)類型信息。儀器的信號(hào)能力使用STD的BSC（BasicSignal Component，基本信號(hào)組件）庫和TSF（Test SignalFramework，測(cè)試信號(hào)框架）庫進(jìn)行描述，也可以使用BSC庫和TSF庫中基本信號(hào)的組合自定義測(cè)試需要的復(fù)雜信號(hào)。以直流電壓測(cè)量能力為例，幅值范圍為-400~400 V，精度為0.1%，其ATML描述如下：

　?。?）定義邏輯資源

　　邏輯資源定義了儀器內(nèi)部的功能模塊，用于連接儀器的信號(hào)能力與物理端口。圖2所示的萬用表資源包含4個(gè)邏輯端口：P1、P2、P3、P4.

　?。?）定義儀器的物理端口

　　物理端口定義了儀器的外部端口，圖2中的端口：

　　HI、LO、Sense_HI、Sense_LO.

　?。?）將信號(hào)能力映射到資源

　　儀器描述文檔中使用CapabilityMap元素描述信號(hào)能力與邏輯資源間的映射關(guān)系。其結(jié)構(gòu)為：Capability-Map/Mapping /Map/Node/Path.通過增加Mapping元素，將多個(gè)信號(hào)映射到同一個(gè)資源，可以描述一個(gè)資源能夠產(chǎn)生/測(cè)量多個(gè)信號(hào)，但是同一時(shí)刻只能產(chǎn)生/測(cè)量其中的一個(gè)信號(hào)；通過增加Mapping元素，將一個(gè)信號(hào)映射到多個(gè)資源，可以描述一個(gè)信號(hào)可以由多個(gè)資源產(chǎn)生/測(cè)量；通過在同一Mapping 元素中將多個(gè)信號(hào)映射到一個(gè)資源，可以描述一個(gè)資源能夠同時(shí)產(chǎn)生/測(cè)量多個(gè)信號(hào)；通過在同一Mapping元素中將一個(gè)信號(hào)映射到多個(gè)資源，可以描述一個(gè)信號(hào)占用多個(gè)資源；通過在同一Map-ping元素中添加多個(gè)Map元素，可以描述信號(hào)與資源間多個(gè)端口的連接；通過在同一Map元素中添加多個(gè)Node 元素，可以描述信號(hào)與資源間一對(duì)多或多對(duì)一的連接；Path元素用于描述能力或資源端口在儀器描述文檔中的位置。通過上述搭配組合，可以完成對(duì)具體儀器功能間相互依賴或約束等復(fù)雜關(guān)系的描述。

　?。?）將資源連接到物理端口

　　儀器描述文檔中使用NetworkList元素描述邏輯資源與物理端口間的連接關(guān)系。其結(jié)構(gòu)為：NetworkList/Network/Node /Path.通過增加Network元素，描述資源與端口間的多條邏輯連接線路；Path元素用于描述資源端口和物理端口在儀器描述文檔中的位置。

　　2測(cè)試需求描述

　　ATML在測(cè)試描述文檔中使用STD對(duì)測(cè)試需求進(jìn)行了描述，UUT的所有端口和測(cè)試點(diǎn)所需的激勵(lì)信號(hào)或測(cè)量信號(hào)在元素 TestDescription/DetailedTestInformation/Action/Behavior中描述。Behavior元素的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　其中Operations元素和IeeeStd1641元素包含對(duì)STD標(biāo)準(zhǔn)的引用。以O(shè)perations元素為例，說明ATML中對(duì)測(cè)試需求的描述方法。Operations元素使用17種預(yù)定義類型的操作（Operation）來描述Behavior的行為，其中OperationSetup類型的操作用于創(chuàng)建需求信號(hào)，Opera-tionConnect類型的操作用于將信號(hào)連接到UUT的端口或測(cè)試點(diǎn)。使用OperationConnect操作將OperationSet-up中創(chuàng)建的信號(hào)signal1連接到UUT的某個(gè)端口，可以描述UUT該端口的需求信號(hào)為signal1信號(hào)。

　　3儀器資源分配模塊設(shè)計(jì)

　　儀器資源分配模塊通過對(duì)測(cè)試需求與測(cè)試資源能力進(jìn)行信號(hào)匹配，實(shí)現(xiàn)儀器資源端口到UUT端口的映射。采用UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語言）描述儀器資源分配模塊的設(shè)計(jì)方案，其用例圖如圖4所示。

　　在儀器資源分配模塊中，通過加載測(cè)試描述文件、測(cè)試工作站描述文件和儀器描述文件，獲取測(cè)試需求信息和測(cè)試系統(tǒng)能力信息，通過信號(hào)匹配實(shí)現(xiàn)儀器資源的分配。

　　通過對(duì)圖4的分析，對(duì)用例進(jìn)行抽象，得到儀器資源分配模塊的類圖如圖5所示。

　　對(duì)類圖中涉及到的類簡(jiǎn)單介紹如下：

　　（1）儀器資源管理類：根據(jù)UUT各端口的信號(hào)需求及儀器能力列表分配儀器，生成儀器工作方式配置信息，并根據(jù)儀器與測(cè)試工作站的連接關(guān)系，得到工作站與UUT的連接關(guān)系，最終生成UUT端口到工作站端口的物理連接信息。

　?。?）儀器類：加載儀器描述ATML文檔，解析該文檔得到儀器能力、邏輯資源、儀器端口及能力到端口的映射信息；根據(jù)儀器資源分配結(jié)果，生成儀器工作方式配置文件。

　?。?）測(cè)試描述類：加載測(cè)試描述描述ATML文檔，解析該文檔得到UUT端口、測(cè)點(diǎn)及需求信號(hào)信息。

　　（4）測(cè)試工作站類：加載測(cè)試工作站描述ATML文檔，解析該文檔得到測(cè)試工作站端口、儀器資源信息及儀器與工作站的連接信息。

　　（5）物理連接類：根據(jù)儀器資源分配結(jié)果，生成UUT端口到測(cè)試工作站端口的物理連接文件。

　　通過對(duì)儀器資源分配模塊靜態(tài)模型的分析，得出系統(tǒng)對(duì)象隨時(shí)間交互的序列圖如圖6所示。

　　由圖6可知，儀器資源分配的過程為：解析測(cè)試描述文件，得到UUT各端口的需求信號(hào)；解析測(cè)試工作站描述，得到工作站中所有的測(cè)試儀器信息及儀器與工作站的連接關(guān)系；解析儀器描述文件，得到儀器能力列表及儀器能力到儀器端口的連接信息；根據(jù)UUT各端口的信號(hào)需求及儀器能力列表分配儀器，生成可重構(gòu)儀器工作方式配置文件，并根據(jù)儀器與工作站的連接關(guān)系，得到工作站與UUT的連接關(guān)系，生成UUT端口到測(cè)試工作站端口的物理連接文件。

　　以活動(dòng)圖的形式，對(duì)分配儀器資源操作進(jìn)行說明，如圖7所示。

　　分配儀器資源的過程如下：

　?。?）查詢UUT端口需求信號(hào)列表，獲取UUT端口UUT_Port的需求信號(hào)R_Signal；若列表空則退出；

　?。?）查詢信號(hào)能力列表，獲取滿足需求信號(hào)R_Sig-nal的信號(hào)能力A；若失敗則R_Signal未匹配成功，當(dāng)前測(cè)試配置不能滿足測(cè)試需求，轉(zhuǎn)到（1）；

　?。?）查詢CapabilityMap列表，獲取包含信號(hào)A的映射Mapping；若失敗轉(zhuǎn)到（2）；

　　（4）由映射Mapping獲取產(chǎn)生/測(cè)量信號(hào)A的資源R；

　　（5）由資源列表查詢資源R是否空閑，若資源R已使用，轉(zhuǎn)到（3）；若資源R空閑，轉(zhuǎn)到（6）；若資源R條件空閑（即資源R能夠同時(shí)產(chǎn)生/測(cè)量多種信號(hào)，且已使用資源R產(chǎn)生/測(cè)量其中的一種或多種信號(hào)），轉(zhuǎn)到（7）；

　?。?）查詢儀器的NetworkList列表，獲取資源R連接的儀器端口INST_Port；查詢測(cè)試工作站的NetworkList列表，獲取 INST_Port連接的工作站端口Sta_Port，生成Sta_Port與UUT_Port的連接；測(cè)試儀器調(diào)用信號(hào)能力A對(duì)應(yīng)的面向信號(hào)的儀器驅(qū)動(dòng)，由INST_Port端口產(chǎn)生/測(cè)量UUT_Port端口的需求信號(hào)R_Signal；轉(zhuǎn)到（1）繼續(xù)匹配下一項(xiàng)；

　?。?）查詢資源R與儀器端口、工作站、UUT的連接列表，獲取資源R已連接的UUT端口R_UUT_Port；比較UUT端口UUT_Port和 R_UUT_Port，若二者相同，則使用UUT_Port已連接的儀器產(chǎn)生/測(cè)量信號(hào)R_Signal，轉(zhuǎn)到（1）繼續(xù)匹配下一項(xiàng)；若二者不同，則轉(zhuǎn)到（3）。

　　當(dāng)有多個(gè)儀器滿足測(cè)試需求時(shí)，應(yīng)以一定的原則將儀器進(jìn)行排序，確定最終選用的測(cè)試儀器。可以參考按照精度最高、按照儀器均衡使用、按照儀器使用習(xí)慣等調(diào)度方式進(jìn)行測(cè)試。

　　4結(jié)語

　　本文研究了ATML中對(duì)測(cè)試系統(tǒng)能力和測(cè)試需求的面向信號(hào)描述方法，并給出具體的描述實(shí)例；使用UML詳細(xì)設(shè)計(jì)了儀器資源分配模塊的軟件結(jié)構(gòu)。儀器資源分配模塊通過對(duì)測(cè)試系統(tǒng)能力和測(cè)試需求進(jìn)行信號(hào)匹配，為UUT的待測(cè)端口分配儀器資源。面向信號(hào)的資源分配方法提高了ATS中TPS的可移植性，本文提出的方法可以為其他類似研究提供指導(dǎo)。