傳統(tǒng)自動(dòng)測試系統(tǒng)缺乏通用性，最根本的解決方法是標(biāo)準(zhǔn)化。本文以ABBET（A BroadBased Environment for Test）標(biāo)準(zhǔn)為主，與ATS（Automatic Test System）相關(guān)的其他國際標(biāo)準(zhǔn)為輔，采用符合標(biāo)準(zhǔn)描述的軟件層次結(jié)構(gòu)，使用COM組件和CORBA等軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，開發(fā)了面向信號(hào)的通用自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件平臺(tái)。采用基于國際標(biāo)準(zhǔn)ATS開發(fā)模式，一方面可以使面向信號(hào)的測試最大限度地實(shí)現(xiàn)儀器無關(guān)性和TPS（Test Program Set）通用性；另一方面這種開發(fā)模式簡化了軟件系統(tǒng)架構(gòu)難度，提高系統(tǒng)的可靠性和兼容性，對(duì)外部診斷方法提供了統(tǒng)一的接口。

隨著電子科學(xué)、材料科學(xué)等技術(shù)的飛速發(fā)展，航空航天設(shè)備、軍用武器系統(tǒng)等高技術(shù)產(chǎn)品的復(fù)雜程度日益提高，傳統(tǒng)的人工檢測維護(hù)手段已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化裝備的支持保障要求，ATS（自動(dòng)測試系統(tǒng)）正逐步成為復(fù)雜系統(tǒng)與設(shè)備可靠運(yùn)行的必要保證。

然而，我國目前尚無統(tǒng)一的測試技術(shù)體制和管理體制，也沒有需要強(qiáng)制執(zhí)行的測試軟件體系標(biāo)準(zhǔn)。各種軟件采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不相同，系統(tǒng)模型千差萬別，帶來測試軟件系統(tǒng)繁多的種類和低水平的重復(fù)研制。另外，測試軟件運(yùn)行環(huán)境不規(guī)范，使用的測試語言不統(tǒng)一或版本各異，導(dǎo)致系統(tǒng)測試軟件不通用，造成開發(fā)周期長、重復(fù)開發(fā)、移植性差、交換能力弱等缺陷，在很大程度上影響了用戶對(duì)其的掌握和使用。以上因素使得測試系統(tǒng)軟件平臺(tái)的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化方面與國際水平差距很大，成為制約我國自動(dòng)測試系統(tǒng)發(fā)展的首要因素。

本文重點(diǎn)研究了測試泛環(huán)境（ABBET）標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)軟件平臺(tái)通用性的關(guān)鍵技術(shù)，將ABBET定義的軟件體系框架結(jié)構(gòu)細(xì)化為5個(gè)可操作的軟件層次（測試策略與需求層、測試程序?qū)?、資源管理層、儀器控制層、硬件層），利用每層相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分別開發(fā)其功能，實(shí)現(xiàn)層次間通信，最終開發(fā)出面向信號(hào)的通用自動(dòng)測試軟件平臺(tái)。

1　測試相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)概述

IEEE 1226 ABBET標(biāo)準(zhǔn)是一種軟件體系結(jié)構(gòu)規(guī)范，使按照該體系結(jié)構(gòu)搭建起來的軟件平臺(tái)之間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換和相互操作。ABBET 對(duì)測試軟件作了重點(diǎn)描述和規(guī)范，從信息建模的角度對(duì)測試信息進(jìn)行形式化描述，消除了層次間測試信息移植、共享和應(yīng)用的障礙。在軟件設(shè)計(jì)上，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)重構(gòu)或重組，能夠根據(jù)被測對(duì)象或測試流程的不同而動(dòng)態(tài)地進(jìn)行重組，降低系統(tǒng)重組的代價(jià)。但是ABBET標(biāo)準(zhǔn)僅僅提出了ATS框架并描述了測試開發(fā)過程中各個(gè)層次之間的關(guān)系，在具體應(yīng)用上如何實(shí)現(xiàn)這些層次的功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的面向信號(hào)的自動(dòng)測試系統(tǒng)，則需要設(shè)計(jì)者自行開發(fā)。

IEEE 1226.3和IVI儀器驅(qū)動(dòng)規(guī)范描述如何最大限度地實(shí)現(xiàn)儀器互換性。

IEEE 1641標(biāo)準(zhǔn)提供了基于COM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的信號(hào)描述與控制的能力，使得用戶可以選擇任意支持COM的開發(fā)平臺(tái)與程序設(shè)計(jì)語言，而且能夠很方便地實(shí)現(xiàn)測試程序的可移植。

IEEE 1671提供了一個(gè)開放的信息傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，使得信息可以在不同測試儀器的測試程序之間傳輸，為TPS可移植與互操作、儀器可互換提供了便利條件。

IEEE 1232標(biāo)準(zhǔn)定義了ATS故障診斷服務(wù)接口。它提供了基本診斷服務(wù)，同時(shí)允許各種診斷方法添加到ATS中去，大大提高了ATS故障診斷水平。

2　測試平臺(tái)軟件架構(gòu)

2.1　ABBET結(jié)構(gòu)層次

ABBET結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的單一類別創(chuàng)建的類別集合所構(gòu)成。這個(gè)基礎(chǔ)提供了基礎(chǔ)類和主要類的參考結(jié)構(gòu)。這可以被指定在不同的層次創(chuàng)建通用測試環(huán)境（框架結(jié)構(gòu)）或?qū)Ｓ脺y試應(yīng)用程序。

ABBET標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)分為3個(gè)層次：基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)、擴(kuò)展框架結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。

基礎(chǔ)框架的組織類似于一種接口的集合，其中每個(gè)接口與一個(gè)或多個(gè)ABBET組件標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)，或者與IEEE或其他公認(rèn)的組織發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)。定義了適合某個(gè)產(chǎn)品系生命周期內(nèi)不同階段相適應(yīng)的基礎(chǔ)接口。

一個(gè)TAF是一個(gè)可再用類別集合，來完成一個(gè)特定應(yīng)用領(lǐng)域的要求。每個(gè)TAF服務(wù)于測試主題中的特定類別、技術(shù)、資源或需求。擴(kuò)展框架就是由一個(gè)或多個(gè)這樣的應(yīng)用框架（TAF）組成。

ABBET提供從開發(fā)工具和TAF直接訪問應(yīng)用。一個(gè)應(yīng)用可能使用一個(gè)或多個(gè)框架來提供到執(zhí)行應(yīng)用的類的訪問。圖1顯示了ABBET結(jié)構(gòu)層次，圖2說明了根據(jù)與ABBET 組件標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的操作、功能以及組織進(jìn)行劃分的ABBET體系結(jié)構(gòu)。

圖1　ABBET結(jié)構(gòu)層次 　圖2　ABBET體系結(jié)構(gòu)

表1列舉了測試泛環(huán)境的分層模型及每層需要用到的設(shè)計(jì)和測試標(biāo)準(zhǔn)。

表1　測試泛環(huán)境分層測試標(biāo)準(zhǔn)

2.2　測試平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)

要實(shí)現(xiàn)通用ATS，則要求對(duì)資源的需求描述、虛擬資源的模型，以及對(duì)真實(shí)資源的驅(qū)動(dòng)均基于信號(hào)接口，要摒棄驅(qū)動(dòng)基于儀器的做法。TPS的可移植性和儀器可互換性的關(guān)鍵在于驅(qū)動(dòng)模型的構(gòu)造。

使用面向信號(hào)的驅(qū)動(dòng)組件，當(dāng)虛擬資源映射成真實(shí)信號(hào)時(shí)，儀器暴露給軟件系統(tǒng)的是信號(hào)接口，而不是具體儀器。ABBET采用TFF信號(hào)模型描述測試需求，與具體測試系統(tǒng)無關(guān)。

圖3顯示了基于TFF信號(hào)模型的面向信號(hào)測試系統(tǒng)軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)。

圖3　軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)

測試策略和需求層用于用戶配置測試信息，如測試需求、測試策略。

測試程序?qū)油瓿蓽y試流程設(shè)計(jì)，并從測試需求和測試流程轉(zhuǎn)換為測試代碼。TFF信號(hào)模型組件庫為不同編程開發(fā)環(huán)境的TPS開發(fā)提供信號(hào)模型。

資源管理層完成虛擬資源到實(shí)際資源的映射，執(zhí)行具體的測試流程。編程語言接口將各種編程語言表示的測試信號(hào)資源需求形式變換成虛擬資源。資源模型庫用來具體資源建模。驅(qū)動(dòng)組件對(duì)驅(qū)動(dòng)實(shí)際資源。

儀器控制層全面遵守IVI儀器驅(qū)動(dòng)規(guī)范，利用IVICOM技術(shù)，驅(qū)動(dòng)實(shí)際測試儀器。

3　關(guān)鍵技術(shù)討論

3.1　RTS運(yùn)行機(jī)制

RTS是資源管理層中核心組件，它首先對(duì)測試程序進(jìn)行語法檢查和編譯，轉(zhuǎn)換為信號(hào)模型對(duì)應(yīng)的條目（信號(hào)類型、UUT 端口連接、信號(hào)范圍、信號(hào)屬性、方法調(diào)用等）；然后啟動(dòng)查詢引擎，將虛擬資源定位到真實(shí)資源；接下來調(diào)用驅(qū)動(dòng)引擎，按照連接模型執(zhí)行UUT端口和信號(hào)端口連接算法，并執(zhí)行信號(hào)模型規(guī)定操作，實(shí)現(xiàn)測試流程。

RTS機(jī)制保證了虛擬資源與真實(shí)資源完全隔離。虛擬資源只提出測試需求，不涉及ATS儀器配置。RTS在TPS運(yùn)行中始終處于工作狀態(tài)，捕獲TPS的測試需求，控制驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)實(shí)際儀器執(zhí)行測試流程，直到TPS執(zhí)行完成后才退出。

3.2　虛擬資源管理機(jī)制實(shí)現(xiàn)

資源管理層是平臺(tái)的核心層。在RTS組件中的“虛擬資源管理器”模塊的作用是對(duì)具體信號(hào)進(jìn)行分析，然后對(duì)具體儀器進(jìn)行選取和驅(qū)動(dòng)。虛擬資源管理結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.2.1　虛擬資源建模

平臺(tái)中虛擬資源采用TFF信號(hào)模型建模方法和組件技術(shù)，按照面向?qū)ο蟮乃枷?，將信?hào)分為有限的幾類：常值、斜坡、隨機(jī)、指數(shù)、脈沖、階越、衰減正弦、梯形、噪聲（非周期類），正弦曲線、三角、方波、標(biāo)準(zhǔn)正弦、其他波形（周期類）。其中，每類信號(hào)都以統(tǒng)一參數(shù)屬性表建模，以便于實(shí)例化。

3.2.2　信號(hào)驅(qū)動(dòng)組件

儀器驅(qū)動(dòng)組件模型采用TFF 信號(hào)驅(qū)動(dòng)組件模型，模型包括信號(hào)信息（名稱和邏輯地址等）、信號(hào)屬性、信號(hào)能力、信號(hào)端口及其信號(hào)驅(qū)動(dòng)方法。這和虛擬資源的需求是一一對(duì)應(yīng)的，有利于虛擬資源到真實(shí)資源的映射。同時(shí)它還包含信號(hào)名稱、邏輯地址及其能力等信息，提供給RTS做查找真實(shí)資源和定位。具體來說，向上對(duì)信號(hào)驅(qū)動(dòng)組件通過信號(hào)模型中的方法和事件實(shí)現(xiàn)，向下對(duì)底層儀器的操作使用通用的重封裝的具體儀器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

3.2.3　資源模型實(shí)現(xiàn)

測試資源模型提供ATS對(duì)系統(tǒng)資源配置和與被測單元連接通路的數(shù)據(jù)模型及管理，資源模型包括設(shè)備模型、配置模型及適配器模型，使用數(shù)據(jù)庫建立和表示模型，使模型規(guī)范化和易修改。

設(shè)備資源模型DM描述了具體資源的相關(guān)信息，是實(shí)現(xiàn)資源管理器依照信號(hào)需求選擇儀器的基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)庫中通過設(shè)備記錄表和設(shè)備功能表來描述設(shè)備模型：設(shè)備記錄表描述了ATE系統(tǒng)中所有的測試設(shè)備的相關(guān)信息；設(shè)備功能表記錄了測試系統(tǒng)中儀器設(shè)備的信號(hào)發(fā)生/測試能力。

配置CM模型定義了具體測試系統(tǒng)的開關(guān)資源的輸入、輸出關(guān)系。其中包含了各種開關(guān)資源、模擬總線的連接問題，因而具有較復(fù)雜的連接關(guān)系。適配器模型AM定義了開關(guān)資源與UUT的連接關(guān)系，與配置模型比較類似。采用數(shù)據(jù)庫表的形式來建模，與測試系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)儀器的匹配、通道的選擇和整條通路的連接。

圖4　虛擬資源管理結(jié)構(gòu)

3.3　最佳通路選擇問題

實(shí)際應(yīng)用中，具體的硬件設(shè)備種類比較多，而且每一種硬件設(shè)備都能實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)功能，開關(guān)和通路連接也不止一種方式，這樣就帶來RTS對(duì)儀器和通路的選擇問題。

測試路徑搜索可以用到狀態(tài)圖搜索的理論，目前成熟的算法也比較多。根據(jù)實(shí)際問題的情況和對(duì)最優(yōu)解的需求，選取A*算法作為最優(yōu)測試路徑選擇問題的基本解決方法。A*算法通過對(duì)估價(jià)值的計(jì)算來處理節(jié)點(diǎn)的取舍，在最優(yōu)測試路徑選擇的實(shí)際問題中，在計(jì)算估價(jià)值之前利用約束條件、節(jié)點(diǎn)位置等信息減少節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，極大地減少搜索的盲目性，迅速求得最佳路徑。

結(jié)語

在已有平臺(tái)上的試驗(yàn)證明，這種軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)是可行的。基于國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)測試系統(tǒng)軟件平臺(tái)，解決了儀器互換性和TP可移植問題，體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮乃枷耄瑢?shí)現(xiàn)了測試系統(tǒng)軟件平臺(tái)的通用性。