一種開放式儀器自動(dòng)測試標(biāo)定系統(tǒng)

馮秋平，方 強(qiáng)

（廣東省計(jì)量科學(xué)研究院，廣東 廣州 510405）

1 引 言

現(xiàn)代測試儀器的智能化、集成化對(duì)自動(dòng)測試提出了迫切的需求，儀器與計(jì)算機(jī)的融合也促進(jìn)了自動(dòng)測試的發(fā)展。測試校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)在日常工作中逐步開發(fā)了針對(duì)不同被測儀器的自動(dòng)測試系統(tǒng)，但大多是單系統(tǒng)和封閉式的[1]，不能被其他儀器所使用。而自動(dòng)測試系統(tǒng)的發(fā)展方向是通用化、開放性，并且已經(jīng)成為測試系統(tǒng)的主要指標(biāo)[2-3]。因此開發(fā)一個(gè)開放式的自動(dòng)測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不同類型儀器的共享平臺(tái)，對(duì)于測試校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)是十分有意義的。

2 開放式測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 開放式測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

開放式測試管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是：在一個(gè)通用平臺(tái)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)搭建完畢后其功能可根據(jù)需要擴(kuò)充，測試系統(tǒng)的功能由系統(tǒng)軟件決定，實(shí)現(xiàn)多種儀器的測試功能[4-5]。具體實(shí)現(xiàn)方法為：以數(shù)據(jù)庫管理為系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)不同類型儀器測試過程自動(dòng)化，并完成測試輔助信息和輔助功能的管理。系統(tǒng)主要功能包括測試輔助信息管理、測試過程管理、測試資源管理3部分。

（1）測試輔助信息管理。所謂測試輔助信息是指與測試行為本身有聯(lián)系的或者用來界定測試數(shù)據(jù)的一些信息。包括測試標(biāo)定日期、測試標(biāo)定儀器類型、儀器序列號(hào)、客戶信息、環(huán)境溫濕度等。

（2）測試過程管理。數(shù)據(jù)庫平臺(tái)根據(jù)被測試儀器的型號(hào)和待測試的功能，調(diào)用對(duì)應(yīng)的測試程序，執(zhí)行測試過程，并把測試結(jié)果寫進(jìn)數(shù)據(jù)庫。

（3）測試資源管理。所謂測試資源是指不同型號(hào)被測試儀器的對(duì)應(yīng)測試程序、測試參數(shù)數(shù)據(jù)、測試結(jié)果數(shù)據(jù)、儀器功能描述文件以及為方便管理這些數(shù)據(jù)而設(shè)置的其他輔助文件的集合。測試資源管理是開放式測試系統(tǒng)的一個(gè)輔助工具，是為使用者增添新型儀器或者刪除現(xiàn)存儀器的相關(guān)測試資源而設(shè)計(jì)的。通過這個(gè)工具可以不斷地?cái)U(kuò)充和修正儀器測試資源，達(dá)到在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多種類型儀器自動(dòng)測試的功能。

2.2 封閉式測試系統(tǒng)和開放式測試系統(tǒng)的比較

圖1所示是封閉式測試軟件的結(jié)構(gòu)圖。自動(dòng)測試程序根據(jù)被測儀器的具體測試流程編制，運(yùn)行時(shí)接受接口模塊的輸入數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件模塊的原始數(shù)據(jù)，測試結(jié)果送入數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件模塊保存，同時(shí)送入報(bào)表管理模塊生成報(bào)表。該系統(tǒng)的輸入輸出接口、自動(dòng)測試程序都是專用的，使用者不能修改。

開放式測試系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)和封閉測試系統(tǒng)的軟件構(gòu)成上有較大的差別。結(jié)構(gòu)如圖2。與圖1比較，主要區(qū)別如下：

（1）動(dòng)態(tài)加載模塊。根據(jù)被測儀器的型號(hào)和功能在系統(tǒng)運(yùn)行中動(dòng)態(tài)加載測試過程對(duì)應(yīng)的測試程序和測試中間參數(shù)。

（2）文件管理模塊。開放式測試系統(tǒng)的必備功能模塊，目的是方便使用者根據(jù)需要管理被測儀器型號(hào)的測試資源。

（3）被測儀器資源庫管理模塊。在開放式測試系統(tǒng)中，管理不同型號(hào)被測儀器的測試資源的模塊。對(duì)于任一種型號(hào)的被測儀器，其資源至少包括測試程序、測試參數(shù)、測試數(shù)據(jù)等文件，測試資源也可根據(jù)需要調(diào)整資源內(nèi)容。

3 開放式儀器自動(dòng)測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 設(shè)計(jì)背景

因工作需要，針對(duì)NI公司的不同型號(hào)的數(shù)據(jù)卡，開發(fā)了開放式的自動(dòng)測試標(biāo)定系統(tǒng)。專業(yè)實(shí)驗(yàn)室可以根據(jù)需要，添加不同信號(hào)儀器的測試資源，從而實(shí)現(xiàn)多類型儀器的自動(dòng)測試和標(biāo)定功能。數(shù)據(jù)庫選擇Microsoft Access 2003，編程工具為LabVIEW 7.1，主控計(jì)算機(jī)為NI PXI 8106。

3.2 功能設(shè)計(jì)

自動(dòng)測試標(biāo)定軟件是為完成不同型號(hào)儀器測試標(biāo)定過程自動(dòng)化，并保存相關(guān)輔助信息而開發(fā)的軟件系統(tǒng)。其主要功能包括標(biāo)定儀器信息管理、測試標(biāo)定流程自動(dòng)執(zhí)行、測試標(biāo)定資源管理、標(biāo)定數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、測試報(bào)告生成等。

3.3 功能模塊

由于輔助模塊的設(shè)計(jì)千差萬別，可以根據(jù)需要自由設(shè)計(jì)，以下主要說明開放式測試系統(tǒng)的典型功能模塊。

3.3.1 動(dòng)態(tài)加載模塊

動(dòng)態(tài)加載模塊是開放式測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它根據(jù)輸入輸出模塊接受的信息，在執(zhí)行測試程序的過程中加載自動(dòng)測試程序。動(dòng)態(tài)加載的源程序如圖3。動(dòng)態(tài)加載模塊有3個(gè)輸入?yún)?shù)，為儀器型號(hào)、程序名、測試過程中間參數(shù)。其中測試過程中間參數(shù)作為被加載的測試程序的輸入?yún)?shù)。1個(gè)有輸出參數(shù)，即測試結(jié)果數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)由被加載的測試程序輸出。圖3中標(biāo)號(hào)1、2、3分表為子函數(shù)1、子函數(shù)2、子函數(shù)3。

子函數(shù)1：Open VI Reference，返回一個(gè)指向子程序、用戶控件或者全局變量的參考值，參考值由名字字符串或者路徑字符串指定。

子函數(shù)2：Call By Reference Node，調(diào)用由參考值確定的子程序、用戶控件或者全局變量，參考值的接口定義必須與子函數(shù)1的輸入?yún)?shù)4一致。

子函數(shù)3：Close Reference，關(guān)閉參考值。

3.3.2 文件管理模塊

文件管理模塊是開放式測試系統(tǒng)的一個(gè)必備工具，其功能是在被測試儀器資源庫中增加新儀器資源。自動(dòng)測試標(biāo)定軟件的文件管理模塊使用“Tab Control”控件和事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互功能?！癟ab Control”的人機(jī)界面如圖4所示，其不同的屬性頁完成相應(yīng)的功能，介紹如下：

（1）“儀器型號(hào)”屬性頁根據(jù)圖4中“新儀器型號(hào)”控件的內(nèi)容，建立圖2中所示的測試資源，包括新儀器資源文件夾的建立、新數(shù)據(jù)庫文件生成等內(nèi)容。為了在程序運(yùn)行過程中根據(jù)用戶的輸入動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和各種信息表，測試標(biāo)定程序利用了ADO和ADOX技術(shù)。ADOX是對(duì)ADO對(duì)象和編程模型的擴(kuò)展，它在標(biāo)準(zhǔn)ADO對(duì)象里增加了Catalog、Table、Column、Index、Key、Group、User、Procedure、View 等 9個(gè)對(duì)象[6-7]，通過對(duì)這些對(duì)象的操作可以達(dá)到操作數(shù)據(jù)庫的目的。動(dòng)態(tài)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的代碼如圖5所示。首先打開ActiveX自動(dòng)化對(duì)象的一個(gè)引用ADOX._Catalog，然后通過對(duì)該對(duì)象的屬性和方法操作，建立數(shù)據(jù)庫，之后關(guān)閉引用?！癙rovider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0；”語句指明被創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的引擎，“Data Source=”后的語句指明數(shù)據(jù)庫的路徑和名稱。

（2）“標(biāo)定項(xiàng)目”屬性頁的界面如圖6。在圖6中須要填寫新增儀器的子功能名稱、對(duì)應(yīng)的測試程序名稱、標(biāo)定程序名稱和測試過程需要加載的參數(shù)表名稱。“確定”按鍵根據(jù)圖6填寫的內(nèi)容創(chuàng)建新增儀器的“標(biāo)定項(xiàng)目列表”。在數(shù)據(jù)庫中動(dòng)態(tài)添加表的代碼如圖7，首先打開一個(gè)自動(dòng)化對(duì)象，其類型為ADODB._Connection，連接的數(shù)據(jù)庫由ConnectionString的值確定。然后把該連接的參考值賦給另外一個(gè)ADOX._Catalog對(duì)象的“ActiveConnection”屬性，至此已經(jīng)連接并打開了一個(gè)儀器的數(shù)據(jù)庫，可以進(jìn)行添加表的操作。為了添加一個(gè)表到數(shù)據(jù)庫中，首先在已經(jīng)創(chuàng)建的ADOX._Catalog對(duì)象中選擇“Tables”屬性，并選擇“添加項(xiàng)目”的方法為數(shù)據(jù)庫添加一個(gè)表。添加表操作完成后依次關(guān)閉表對(duì)象、連接對(duì)象和Catalog對(duì)象。圖7中使用了Create table子程序完成了表的創(chuàng)建，創(chuàng)建表的過程與數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建類似，只不過打開的ActiveX自動(dòng)化對(duì)象的類型是ADOX._Table。

（3）“標(biāo)定內(nèi)容”屬性頁的界面如圖8，其功能是完成測試參數(shù)表的創(chuàng)建。對(duì)應(yīng)圖6中的每一個(gè)測試參數(shù)表名稱，文件管理模塊須要根據(jù)圖8的內(nèi)容創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的測試參數(shù)表。由于不同儀器的測試內(nèi)容及參數(shù)千差萬別，因此測試參數(shù)表的表頭也由用戶自己制定。

（4）“標(biāo)定記錄”屬性頁的界面如圖9，其功能是完成“標(biāo)定記錄表”的創(chuàng)建，“標(biāo)定記錄表”存儲(chǔ)測試標(biāo)定結(jié)果數(shù)據(jù)。

（5）在所有表格創(chuàng)建完成后，文件管理模塊根據(jù)圖10的內(nèi)容復(fù)制用戶指定測試和標(biāo)定程序文件到圖4創(chuàng)建的資源文件夾。測試程序和標(biāo)定程序的輸入輸出接口必須與動(dòng)態(tài)加載模塊加載的測試流程接口一致。定義如下：輸入?yún)?shù)是String型二維數(shù)組，接收測試參數(shù)數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)；輸出參數(shù)是String型二維數(shù)組，輸出測試結(jié)果數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語

建設(shè)開放式自動(dòng)測試系統(tǒng)是節(jié)約測試系統(tǒng)開發(fā)成本，提高開發(fā)效率的有效途徑，是提高綜合測試能力重要方法。該項(xiàng)目開發(fā)的自動(dòng)測試標(biāo)定系統(tǒng)在實(shí)際校準(zhǔn)工作中達(dá)到了很好的效果，證明了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是合理可行的。但是系統(tǒng)的文檔管理功能對(duì)使用者要求較高，使用者需要具備編寫測試程序的能力，這是項(xiàng)目后續(xù)改進(jìn)的內(nèi)容。

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