航天测控面向信号的自动测试软件平台
2008-11-13
作者：北京航天测控技术开发公司
自动测试" title="自动测试">自动测试系统(ATS)是指那些采用计算机控制，能实现自动化测试的系统。自动测试系统一般由自动测试设备(ATE)和自动测试软件平台" title="软件平台">软件平台组成，自动测试系统的基本组成如图1所示。
自动测试软件平台的开发有面向仪器和面向信号" title="面向信号">面向信号两种。基于IVI规范面向仪器的自动测试软件平台，可以解决同类仪器的互换性问题，但不能实现不同类仪器之间的互换性问题。而面向信号的自动测试软件平台可以在仪器信号功能级实现仪器功能的可互换。
任何一种产品都会经历从设计到淘汰的全寿命周期过程，该过程涉及到不同级别的用户，为了全面提升测试信息化能力，需要结合广域测试环境" title="测试环境">测试环境（ABBET），在自动测试软件平台中实现标准的信息交换接口及服务方式用于实现产品全寿命周期测试、诊断和维修。
自动测试软件平台是与被测对象及其测试设备密切相关的软件体系，软件平台一般由三部分组成：测试程序集（TPS）,TPS开发工具和测试资源库。
1)测试程序集（TPS）
TPS是与被测对象及其测试要求密切相关的，由三部分组成：测试程序软件、测试接口适配器和被测对象所需的各种文件。
a.接口适配器
由于每个UUT有着不同的连接要求和输入/输出端口，因此UUT连到ATE通常要求有相应的接口设备，称为接口适配器，它完成UUT到ATE的正确、可靠的连接，并且为ATE中的各个信号点到UUT中相应I/O引脚指定信号路径。
b.测试程序（TP）：
TP用于控制ATE的资源来测试指定的被测对象，它通过执行测试文档实现对测试过程的控制，完成被测对象是“正常”还是“故障”的判断。
c.测试文档
用于描述对ATE资源的控制（如对ATE激励、开关、测量仪器的选择与控制、对激励信号及测量点的选择与控制等），还包含对所测得的响应信号的处理。
2)测试资源库
测试资源库中包括了被测对象的测试需求、测试策略信息，信号接口信息，ATE中仪器的描述信息等。
3)TPS开发工具
TPS开发工具用于描述被测对象测试需求、策略信息，定义测试资源，生成测试文档，描述信号路径，测试结果分析及根据测试结果实现故障诊断等。 2、IVI-Signal Interface规范
IVI-SignalInterface规范的体系结构如图2所示。
IVI-Signal Interface规范是IVI基金会在IVI-MSS模型的基础上进一步发展起来的，它对IVI-MSS的RCM进一步封装，以信号接口的形式对外提供测试服务。这些接口用一系列方法执行信号操作,比如初始化(initialing)、建立(setup)、连结(fetch)、更改(change)等,允许客户应用程序控制仪器设备上物理信号的初始化、切换等操作。IVI信号组件" title="信号组件">信号组件控制一台或多台仪器产生客户需要的信号,完成客户的测试需求。它对仪器的控制是通过VISA、IVI驱动器、SCPI命令等实现的。
广域测试环境体系结构(ABBET)将自动测试系统划分为五个概念层:产品描述层，测试策略/需求层，测试过程层，测试资源层，仪器控制层。其系列标准为各层间信息交互提供了软件接口的标准化定义，通过标准接口将各层组件灵活方便的组合成系统平台，迅速的把测试信息转化为测试应用，为构建一个开放的软件体系结构提供了一种崭新的思路和框架。
图3描述了ABBET标准定义的测试基本框架(TFF)。此框架从测试资源，测试对象，测试环境三维的视角，分层次，分模块的定义了测试领域内的相关标准，应用部分在图中被描述成为插人的模块，它包括测试应用和测试准备分析工具。
在传统自动测试软件平台的基础上，结合广域测试环境标准及IVI-Signal Interface规范，针对与被测对象(UUT)的相关性，面向信号的自动测试软件平台的框架结构分为ATE无关部分和AET相关部分。在AET相关部分内，在仪器信号功能级上实现仪器功能的可互换。面向信号的自动测试软件平台的总体框架结构图如图4所示。
面向信号的自动测试软件平台在逻辑上分为三个层次：产品设计，ATE设计和信号组件设计。
产品设计部分按指定的格式描述UUT产品设计信息，包括UUT物理和电路设计描述、 UUT外部可测量的性能、响应和需要的激励。包括UUT测试要求、测试策略、自动测试生成、诊断模型以及维修数据的采集和整理的描述。为测试要求提供正式标准的定义，建立人工智能的系统模型，将维修测试数据标准化。根据产品描述层提供的信息和过去的维修测试数据决定测试策略，生成测试代码。
产品设计部分生成的各项信息面向被测对象，同ATE设计无关。
产品设计包括四部分：产品描述，产品测试策略描述，测试及维修信息设计和故障诊断分析。
4.1.1产品描述
用于描述UUT产品设计信息，包括UUT物理和电路设计描述、 UUT外部可测量的性能、响应和需要的激励。UUT的描述信息可以用图形表示，如图5为一被测对象(UUT)的产品描述图。
4.1.2产品测试策略描述
用于UUT的测试要求、测试策略。结合上面UUT的产品描述例子，其对应的产品测试策略描述信息如下：
输出AC信号（5V）；
测量AC信号（10V）；
接通开关（）；
测量电阻信号（100欧）；
断开开关；
停止AC信号（5V）。
4.1.3故障诊断分析
用于描述诊断模型的设计。结合上面UUT的产品测试策略描述例子，其对应的诊断模型信息如下：
If（ 测量AC信号（10V）== 10V && 测量电阻信号（100欧）==100欧 ）
{成功}
Else If（ 测量AC信号（10V）== 10V )
{失败1}
Else If（ 测量电阻信号（100欧）==100欧 )
{失败2}
4.1.4测试及维护信息设计
用于描述测试和维护信息管理结构设计。结合上面UUT的产品故障诊断模型描述例子，其对应的测试及维护信息如下：
If（ 成功 ）
{正常}
Else If（ 失败1 )
{更换配件1}
Else If（ 失败2 )
{更换配件2}
4.2 ATE设计
ATE设计包括三个部分：测试信号组件描述，ATE开发和测试执行程序。
这部分用于把跟ATE无关的UUT测试策略转换为ATE相关的测试流程，测试流程中对仪器的操作针对抽象的信号组件，实现测试流程的面向信号驱动，以便实现仪器可互换。。
4.2.1测试信号组件描述
测试信号组件描述用于提取出UUT测试策略中的各种信号描述用于ATE的设计，ATE设计中结合系统的设计合并同类信号作为单独的一个信号组件，测试流程即针对该信号组件设计，具体执行过程中绑定该组件到相应物理仪器的对应信号组件。
结合上面的产品描述例子，我们可以提出四个信号组件描述如下：
ATE开发主要包括三个部分：适配器通路的描述，测试策略到测试流程的转换和信号组件的使用。
4.2.2.1 适配器通路的描述
这部分包括UUT端点定义、ITA端点定义、ICA端点定义和信号组件端点的定义，仪器到UUT端的路径描述。
信号组件和ICA端点是一一对应的关系，UUT端点和ICA端点之间经过了信号转换或者增益，需被描述出来并最终反应到信号组件参数的变化上。
4.2.2.2 测试策略到测试流程的转换
测试策略是对UUT测试过程的描述，该描述同ATE无关。需把该测试策略转换成跟ATE相关的测试流程才能实现针对UUT的测试。
图6是测试策略和测试流程之间转换的一个例子。该UUT需要一个20V的激励输入，并产生一个20V的输出。根据测试仪器及一些其它方面的考虑设计适配器的增益倍数和衰减倍数分别为2。转换测试策略到测试流程过程中，测试流程中相应信号组件的参数将相应改变，经测试仪器的驱动和适配器的调理，到UUT端的时候实现测试策略的需求。
测试策略中提出的信号组件转换为测试流程的信号组件，针对测试流程中的信号组件，将设计基于实际仪器的信号组件，来实现测试流程中信号组件的功能。测试流程只实现对信号组件的定义，而实现是在实际仪器的基础上封装的。
如图7是信号组件使用的一个例子。测试策略中提出两个信号组件，测试流程中相应的对应了两个信号组件，在两个测试仪器上分别实现了信号组件1。实际使用过程中即可动态的绑定到不同的仪器实现仪器可互换。
测试执行应用程序通过执行测试流程，调用信号组件驱动相应硬件仪器完成切换开关、发送激励、控制测量等，实现对UUT的测试并保存测试结果。
4.3 信号组件的设计
一般说来，信号组件是ATE相关的。适配器设计过程中会相应的考虑实际硬件仪器的功能来定义增益或者衰减，适配器功能决定后，将根据测试策略中的信号组件定义ATE中使用的实际信号组件。
实际信号组件定义后，流程中的操作将面向这些信号组件。然后分别在实际仪器上封装相应的信号组件。
信号组件中为实现其功能，在对实际仪器的驱动封装过程中，将会增加一些标定算法等实现该组件对实际信号的测量不会同其它信号组件的测量结果出现偏差。
4.3.1 信号组件设计中各种驱动程序的使用
信号组件不限于必须封装在IVI驱动程序上，可以封装在各种类型的驱动程序之上，如图8所示。
如果信号组件的设计是面向IVI驱动的，即操作是针对IVI类驱动的，则可以实现该信号组件的通用性，即实现对提供类IVI驱动的仪器硬件实现互换性，如图9所示。不过此时存在一个缺陷，有可能这个缺陷是致命的，即无法消除同类仪器中不同仪器的测量结果的差异性。
自动测试软件平台的开发有面向仪器和面向信号" title="面向信号">面向信号两种。基于IVI规范面向仪器的自动测试软件平台，可以解决同类仪器的互换性问题，但不能实现不同类仪器之间的互换性问题。而面向信号的自动测试软件平台可以在仪器信号功能级实现仪器功能的可互换。
任何一种产品都会经历从设计到淘汰的全寿命周期过程，该过程涉及到不同级别的用户，为了全面提升测试信息化能力，需要结合广域测试环境" title="测试环境">测试环境（ABBET），在自动测试软件平台中实现标准的信息交换接口及服务方式用于实现产品全寿命周期测试、诊断和维修。
自动测试软件平台是与被测对象及其测试设备密切相关的软件体系，软件平台一般由三部分组成：测试程序集（TPS）,TPS开发工具和测试资源库。
1)测试程序集（TPS）
TPS是与被测对象及其测试要求密切相关的，由三部分组成：测试程序软件、测试接口适配器和被测对象所需的各种文件。
a.接口适配器
由于每个UUT有着不同的连接要求和输入/输出端口，因此UUT连到ATE通常要求有相应的接口设备，称为接口适配器，它完成UUT到ATE的正确、可靠的连接，并且为ATE中的各个信号点到UUT中相应I/O引脚指定信号路径。
b.测试程序（TP）：
TP用于控制ATE的资源来测试指定的被测对象，它通过执行测试文档实现对测试过程的控制，完成被测对象是“正常”还是“故障”的判断。
c.测试文档
用于描述对ATE资源的控制（如对ATE激励、开关、测量仪器的选择与控制、对激励信号及测量点的选择与控制等），还包含对所测得的响应信号的处理。
2)测试资源库
测试资源库中包括了被测对象的测试需求、测试策略信息，信号接口信息，ATE中仪器的描述信息等。
3)TPS开发工具
TPS开发工具用于描述被测对象测试需求、策略信息，定义测试资源，生成测试文档，描述信号路径，测试结果分析及根据测试结果实现故障诊断等。 2、IVI-Signal Interface规范
IVI-SignalInterface规范的体系结构如图2所示。
IVI-Signal Interface规范是IVI基金会在IVI-MSS模型的基础上进一步发展起来的，它对IVI-MSS的RCM进一步封装，以信号接口的形式对外提供测试服务。这些接口用一系列方法执行信号操作,比如初始化(initialing)、建立(setup)、连结(fetch)、更改(change)等,允许客户应用程序控制仪器设备上物理信号的初始化、切换等操作。IVI信号组件" title="信号组件">信号组件控制一台或多台仪器产生客户需要的信号,完成客户的测试需求。它对仪器的控制是通过VISA、IVI驱动器、SCPI命令等实现的。
广域测试环境体系结构(ABBET)将自动测试系统划分为五个概念层:产品描述层，测试策略/需求层，测试过程层，测试资源层，仪器控制层。其系列标准为各层间信息交互提供了软件接口的标准化定义，通过标准接口将各层组件灵活方便的组合成系统平台，迅速的把测试信息转化为测试应用，为构建一个开放的软件体系结构提供了一种崭新的思路和框架。
图3描述了ABBET标准定义的测试基本框架(TFF)。此框架从测试资源，测试对象，测试环境三维的视角，分层次，分模块的定义了测试领域内的相关标准，应用部分在图中被描述成为插人的模块，它包括测试应用和测试准备分析工具。
在传统自动测试软件平台的基础上，结合广域测试环境标准及IVI-Signal Interface规范，针对与被测对象(UUT)的相关性，面向信号的自动测试软件平台的框架结构分为ATE无关部分和AET相关部分。在AET相关部分内，在仪器信号功能级上实现仪器功能的可互换。面向信号的自动测试软件平台的总体框架结构图如图4所示。
面向信号的自动测试软件平台在逻辑上分为三个层次：产品设计，ATE设计和信号组件设计。
产品设计部分按指定的格式描述UUT产品设计信息，包括UUT物理和电路设计描述、 UUT外部可测量的性能、响应和需要的激励。包括UUT测试要求、测试策略、自动测试生成、诊断模型以及维修数据的采集和整理的描述。为测试要求提供正式标准的定义，建立人工智能的系统模型，将维修测试数据标准化。根据产品描述层提供的信息和过去的维修测试数据决定测试策略，生成测试代码。
产品设计部分生成的各项信息面向被测对象，同ATE设计无关。
产品设计包括四部分：产品描述，产品测试策略描述，测试及维修信息设计和故障诊断分析。
4.1.1产品描述
用于描述UUT产品设计信息，包括UUT物理和电路设计描述、 UUT外部可测量的性能、响应和需要的激励。UUT的描述信息可以用图形表示，如图5为一被测对象(UUT)的产品描述图。
4.1.2产品测试策略描述
用于UUT的测试要求、测试策略。结合上面UUT的产品描述例子，其对应的产品测试策略描述信息如下：
输出AC信号（5V）；
测量AC信号（10V）；
接通开关（）；
测量电阻信号（100欧）；
断开开关；
停止AC信号（5V）。
4.1.3故障诊断分析
用于描述诊断模型的设计。结合上面UUT的产品测试策略描述例子，其对应的诊断模型信息如下：
If（ 测量AC信号（10V）== 10V && 测量电阻信号（100欧）==100欧 ）
{成功}
Else If（ 测量AC信号（10V）== 10V )
{失败1}
Else If（ 测量电阻信号（100欧）==100欧 )
{失败2}
4.1.4测试及维护信息设计
用于描述测试和维护信息管理结构设计。结合上面UUT的产品故障诊断模型描述例子，其对应的测试及维护信息如下：
If（ 成功 ）
{正常}
Else If（ 失败1 )
{更换配件1}
Else If（ 失败2 )
{更换配件2}
4.2 ATE设计
ATE设计包括三个部分：测试信号组件描述，ATE开发和测试执行程序。
这部分用于把跟ATE无关的UUT测试策略转换为ATE相关的测试流程，测试流程中对仪器的操作针对抽象的信号组件，实现测试流程的面向信号驱动，以便实现仪器可互换。。
4.2.1测试信号组件描述
测试信号组件描述用于提取出UUT测试策略中的各种信号描述用于ATE的设计，ATE设计中结合系统的设计合并同类信号作为单独的一个信号组件，测试流程即针对该信号组件设计，具体执行过程中绑定该组件到相应物理仪器的对应信号组件。
结合上面的产品描述例子，我们可以提出四个信号组件描述如下：
ATE开发主要包括三个部分：适配器通路的描述，测试策略到测试流程的转换和信号组件的使用。
4.2.2.1 适配器通路的描述
这部分包括UUT端点定义、ITA端点定义、ICA端点定义和信号组件端点的定义，仪器到UUT端的路径描述。
信号组件和ICA端点是一一对应的关系，UUT端点和ICA端点之间经过了信号转换或者增益，需被描述出来并最终反应到信号组件参数的变化上。
4.2.2.2 测试策略到测试流程的转换
测试策略是对UUT测试过程的描述，该描述同ATE无关。需把该测试策略转换成跟ATE相关的测试流程才能实现针对UUT的测试。
图6是测试策略和测试流程之间转换的一个例子。该UUT需要一个20V的激励输入，并产生一个20V的输出。根据测试仪器及一些其它方面的考虑设计适配器的增益倍数和衰减倍数分别为2。转换测试策略到测试流程过程中，测试流程中相应信号组件的参数将相应改变，经测试仪器的驱动和适配器的调理，到UUT端的时候实现测试策略的需求。
测试策略中提出的信号组件转换为测试流程的信号组件，针对测试流程中的信号组件，将设计基于实际仪器的信号组件，来实现测试流程中信号组件的功能。测试流程只实现对信号组件的定义，而实现是在实际仪器的基础上封装的。
如图7是信号组件使用的一个例子。测试策略中提出两个信号组件，测试流程中相应的对应了两个信号组件，在两个测试仪器上分别实现了信号组件1。实际使用过程中即可动态的绑定到不同的仪器实现仪器可互换。
测试执行应用程序通过执行测试流程，调用信号组件驱动相应硬件仪器完成切换开关、发送激励、控制测量等，实现对UUT的测试并保存测试结果。
4.3 信号组件的设计
一般说来，信号组件是ATE相关的。适配器设计过程中会相应的考虑实际硬件仪器的功能来定义增益或者衰减，适配器功能决定后，将根据测试策略中的信号组件定义ATE中使用的实际信号组件。
实际信号组件定义后，流程中的操作将面向这些信号组件。然后分别在实际仪器上封装相应的信号组件。
信号组件中为实现其功能，在对实际仪器的驱动封装过程中，将会增加一些标定算法等实现该组件对实际信号的测量不会同其它信号组件的测量结果出现偏差。
4.3.1 信号组件设计中各种驱动程序的使用
信号组件不限于必须封装在IVI驱动程序上，可以封装在各种类型的驱动程序之上，如图8所示。
如果信号组件的设计是面向IVI驱动的，即操作是针对IVI类驱动的，则可以实现该信号组件的通用性，即实现对提供类IVI驱动的仪器硬件实现互换性，如图9所示。不过此时存在一个缺陷，有可能这个缺陷是致命的，即无法消除同类仪器中不同仪器的测量结果的差异性。
图9 面向IVI驱动的信号组件的通用性 面向信号的自动测试软件平台在两个层次上分别实现了独立性，即：测试策略和UUT的独立性，测试流程和实际仪器的独立性。信号组件的实现需要结合具体仪器，因此无法预先实现，但可以通过提供VC下Wizard向导，供用户方便的进行组件的开发。面向信号的自动测试软件平台具备通用性，即提供软总线功能，用户可以自定义信号组件加入平台。
北京航天测控技术开发公司以通用测控产品为主，主要有六大类：基础测试测量仪器，包括16大类230余种的VXI/PXI/LXI/CPCI/CAN/GPIB总线系列化仪器模块及信号调理模块；软件及信息化产品，包括虚拟仪器测试开发环境和远程分布式测试与故障诊断系统；通用测试系统，包括“广灵通”通用测试平台及其系列产品；测试与维修保障系统，包括“华佗”电子设备电路板维修测试与诊断系统及其系列产品和装备维修测试与诊断系统；自动化控制系统，包括遥测遥控及工业自动化等系统产品；测试系统辅助配套产品。同时公司还可以根据用户的具体需求，提供ATE/ATS、DCS/FCS的系统集成、方案设计、技术咨询、软件开发、结构设计以及远程信息化测试、测试/诊断程序开发及技术培训与维护等服务。
地址：北京石景山实兴东街3号航天测控科技产业园
邮编：100041
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Email：amc@casic-amc.com
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