自动测试系统软件的设计与实现

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实现仪器可互换性和tps重用性、可移植性是通用自动测试系统(ats)的发展方向。论述了atlas 2k语言和ivi-signal interface标准的特点、结构和技术实现。给出了一种基于信号接口的自动测试系统软件的设计方法。这一方案融合了当前正在发展的各种测试系统软件的设计技术,为通用ats设计提供了技术实现途径。

关键词:信号接口 atlas 2k语言 ivi-signal interface 可移植性 可互换性

自动测试系统(ats,automatic test system)是装备形成战斗力的重要保证,仪器的可互换性和测试程序集(tps,test program set)的重用性、可移植性是通用ats的重要指标。当前,ats软件的开发方式有“面向仪器”和“面向信号”两种,面向仪器的tps开发基于仪器,很难从本质上反映被测设备测试需求,加上仪器种类繁多,功能各异,因此很难实现互换,软件通和性差;面向信号的开发方式基于被测对象(uut,unit under test)的测试需求和测试资源的测试/激励能力,解决了需求与供应之间的矛盾,通用性强。应用在ats中的软件技术经历了过程编程语言(如c)、windows dll、面向对象编程(oo)、组件对象模型(com)的漫长发展过程。com采用面向对象的软件设计思想,以标准接口提供功能调用,实现了程序的模块化、通用性设计。近期出现的atlas 2k(abbreviated test language for all system 2000版本)语言和ivi-signal interface标准均基于com技术,二者结合,给通用ats软件设计提供了解决方案。

1 atlas 2k

1962年,为了描述uut的测试需求,美国的arinc(aeronautical radio incorporation)公司开始发展atlas(abbreviated test language for avionics system)语言,并于1968年定下arinc std 416-1标准。atlas独立于测试设备,提供了一种在uut工程师、tps开发人员和tps最终用户之间明确传送信息的方式。atlas用标准信号和基于事件的表达方式描述uut的测试需求,通过编译器,这些描述代码可在指定的ats上执行。

进入20世纪90年代以来,随着技术更新的加快和测试需求的增长,atlas暴露出了很多问题,比如:更新速度慢;开发工具昂贵;atlas体系庞大、模糊等。这一切限制了atlas的进一步发展。atlas 2k是由test description sub-committee of scc 20在atlas的基础上制订的新标准,它采用smml(signal and method modeling language)语言和面向对象技术,给atlas语言减了肥,优化了程序结构,增强了对uut测试需求描述的准确性;并且可在任何支持com技术的平台上使用图形工具进行编程,简化了程序设计。

1.1 atlas 2k模型

atlas 2k模型建立在层状信号组件模型之上,由信号基类、基本信号组件和复合信号组件三层组成。

图1给出了用smml语言构建的类名为signalfunction的信号基类模型。smml源于haskell function language,提供了用于描述信号属性和方法的机制,通过制定语法规则和大量预定义动作来实现对信号类的定义。通常情况下,信号基类包括信号输入端(in)、事件输入端(sync)、信号输出端(out)、控制参数输入端(属性)、被测信号输出端(value)等功能接口。当然,不同类型的信号也可以包括不同的接口,如激励信号类可以没有in接口、value只对传器信号有效等。

信号(signal)和事件(event)是标准化的信号类接口,组成元素包括属性和方法。属性标志着信号对象的当前状态,如运行、暂停、停止等;方法则实现在状态之间切换。

信号基类模型提供了消息(连续的为信号,离散的为事件)传送机制,用来改变信号对象的状态和行为。信号对象可以通过in/sync接口接收其它对象送来的消息,也可以把消息通过out接口传递给其它对象。例如,一个ready事件可把信号对象由停止(stop)状态变为运行(run)状态;一个active事件可以让传感器信号对象执行数据采集操作等。

信号类经例化后,可以仿真某些角色信号(如激励信号、测试信号、事件调节器信号、信号调节器信息等)、uut节点等。

atlas 2k模型的基本信号组件层提供了可重用、经格式化描述的基本信号(底层信号),它们是基于com技术的对信号类继承、封装并进一步标准化的产物。每个基本信号组合件都存在一个静态smml描述和一个抽象的运行期控制模型,前者定义信号特片,后者在某一特定ats中定义信号的行为。通过这些基本信号组件可以定义所有较高层的信号。

atlas 2k模型的复合信号组件库与atlas的extend功能类似,通过定义基本信号组件产生的复合信号和使用这些信号的规则,实现了对信号的扩展。图2给出了由基本信号组件1和2实现复合信号n的示意图。复合信号组件可以仿真复杂信号,如射频(rf)信号、数据总线信号等。

1.2 atlas 2k的工程应用

在支持com组件开发的编程平台(如vc++、vb等和相应开发工具的支持下,atlas 2k可应用在“面向信号”的ats设计中。具体应用如下:装配信号组件实现对uut的测试需求描述,生成atlas 2k tps;通过编译器编译后,转变成能在ats上执行的代码;在充分考虑自身时序要求和仪器功能限制的前提下,实现与特定ats的集成。

下面的vb代码给出了应用信号组件在某一测试节点pl-1上建立和撤销一个振幅为0.5v、频率为1000hz的信号的全过程。