一種智能化通用自動測試軟件平臺的設計與實現(xiàn)*

周　鑫　卞　昕　安　瑩　劉　科　趙海寧　侯立新　羅立東

(1.中國計量科學研究院，北京 100029；2.北京市西城區(qū)藥品檢驗所，北京 100037)

0　引言

目前，我國已成為通信設備、計算機及其他電子產(chǎn)品的生產(chǎn)大國[1]。這些電子產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中需要大量電子儀表進行測量，這就使得電子測量儀表的廠家、型號、數(shù)量繁多。在自動測試軟件開發(fā)方面，一些儀器廠商開發(fā)了針對本廠儀器的自動測試軟件，這些軟件通常都存在兩方面的局限性[2-3]：1)所有標準設備和被測儀器都只針對該廠商的產(chǎn)品；2)其程序的一體性導致不能方便地進行其他測試項目的添加或已有測試項目的升級。此外，一些計量測試單位在日常業(yè)務中也開發(fā)了一些自動測試軟件，但通常是針對某種特定被測儀器型號、使用的標準儀器和測試項目也相對固定，其標準化程度較低[4]。這些現(xiàn)有自動測試軟件的編程方式及設計思想已不能滿足當前電子測量儀器飛速發(fā)展后的測量需求。

本文提出了一種智能化通用型的自動測試軟件平臺，基于此軟件平臺將使測試控制模塊可以被工程化復用，提升了程序的可移植性，大幅提高了測試程序的編寫效率。同時，該軟件平臺對測試控制模塊給出了清晰、嚴格的編寫規(guī)范。使得測試控制模塊實現(xiàn)了規(guī)范化、標準化和統(tǒng)一化，提高了程序的可讀性和可維護性。

1　自動測試軟件整體架構(gòu)

針對電子測量儀器的測量需求，我們認為其自動測試軟件必須能夠?qū)崿F(xiàn)如下需求：

1)針對電子測量儀器型號多、數(shù)量多、測試項目多且不斷發(fā)展擴充的特點，自動測試軟件必須具有開放性，可擴展性強的特點。

2)隨著電子測量儀器的綜合化，單臺儀器的功能越來越多，這導致了儀器的選件配置越來越復雜。而不同的選件配置對應不同的測試項目。為避免錯選、漏選測試項目，同時降低測試人員的工作復雜度，自動測試軟件需具備自動生成被測儀器應測測試項目的能力，使自動測試軟件初步實現(xiàn)智能化。

為滿足上述需求，自動測試軟件整體架構(gòu)如下：

軟件平臺選用Windows Server操作系統(tǒng)，開發(fā)環(huán)境為Labview。自動測試軟件由系統(tǒng)主程序、測試程序集(Test Programs Set，TPS)[2]、測試數(shù)據(jù)表、測試連線圖及數(shù)據(jù)庫組成。其中系統(tǒng)主程序與測試子程序(即測試程序集中的測試程序)由Labview開發(fā)，測試數(shù)據(jù)表為MS EXCEL格式文件，每個被測型號對應一個“測試數(shù)據(jù)表”，即對應一個EXCEL文件。測試數(shù)據(jù)表負責按統(tǒng)一格式存儲該被測型號儀器各個測試項目的測量點。測試連線圖為JPEG格式文件，測試連線圖存儲了測試某一項目時，被測儀器與標準器的連線方法，用于給測試人員提供連線方法提示。數(shù)據(jù)庫為MS ACCESS格式文件，保存測試項目、測試子程序、測試連線圖等元素的對應關系。

軟件整體架構(gòu)如圖1所示?！跋到y(tǒng)主程序”提供自動測試軟件系統(tǒng)的所有人機交互接口。首先自動測試軟件需根據(jù)用戶的輸入確定被測儀器的型號。確定型號后，即可確定與型號相對應的“測試數(shù)據(jù)表”，系統(tǒng)主程序調(diào)用該型號對應的“測試數(shù)據(jù)表”。并且，系統(tǒng)主程序在數(shù)據(jù)庫中查詢該型號被測儀器所對應的測試項目，將該型號對應的所有測試項目，寫入系統(tǒng)主程序的備選測試項目列表框中，測試人員選擇需測試項目。系統(tǒng)主程序在數(shù)據(jù)庫中查詢被選擇的測試項目，得到該測試項目所對應的測試程序及測試連線圖的文件名稱。此時系統(tǒng)主程序即可調(diào)用該測試項目所對應的測試程序及測試連線圖。測試連線圖顯示在“系統(tǒng)主程序”的測試界面上，指導測試人員連接測試儀器。測試子程序在之前被“系統(tǒng)主程序”調(diào)用的“測試數(shù)據(jù)表”中讀取測試點、控制測試儀器進行測試，最后將測試結(jié)果再寫入“測試數(shù)據(jù)表”。

圖1　自動測試軟件整體架構(gòu)

以上為整個軟件運行的整體流程，軟件整體架構(gòu)的設計思路是使軟件中不同層次的各項功能相分離，從而實現(xiàn)程序的工程化復用，滿足通用性、開放性的測試軟件需求。具體講即“測試程序”負責程控測試儀器，“測試數(shù)據(jù)表”存儲測量點。這樣當需要改變測量點時，僅需改變“測試數(shù)據(jù)表”即可?！跋到y(tǒng)主程序”根據(jù)用戶輸入通過對數(shù)據(jù)庫的查詢，實現(xiàn)對上述各項元素的正確調(diào)用。由于“系統(tǒng)主程序”與具體的測試過程無關。所以當需要增加被測儀器型號或測試項目時，“系統(tǒng)主程序”不需改動。保證了軟件的通用性和開放性。

2　自動測試軟件設計

2.1　系統(tǒng)主程序方案設計

系統(tǒng)主程序由四個相對獨立的模塊組成，四個模塊為“登錄頁”、“一鍵頁”、“測試方案頁”、“測試頁”四個模塊關系如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)主程序各模塊關系

首先通過登錄頁面加載測試人員信息，進入“一鍵頁”。進入“一鍵頁”后，有兩種運行方式，一種是在輸入被測儀器程控地址后，點擊“一鍵測試”按鈕直接進入“測試頁”開始測試(軟件自動配置測試項目)，一種是進入“測試方案”頁，人工配置測試項目后，再進入測試頁。可以看到“一鍵頁”是滿足測試軟件智能性的需求，實現(xiàn)測試方案的自動生成的關鍵。

2.1.1“一鍵頁”模塊設計

“一鍵頁”模塊的軟件界面及程序流程圖如圖3、4所示。

圖3　“一鍵頁”模塊的軟件界面

圖4　“一鍵頁”模塊程序流程圖

首先在“一鍵頁”中輸入DUT(Device Under Test被測儀器)的程控地址，并點擊“搜索”按紐，程序根據(jù)DUT地址，通過程控命令讀取DUT的型號。然后在數(shù)據(jù)庫中查詢此型號，若能找到此型號，則根據(jù)找到的型號在“一鍵頁”界面中自動輸入儀器類型、型號等信息，并加載相應的DUT圖片，當然能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，是因為我們首先在軟件系統(tǒng)中包含被測儀器圖片庫，同時在數(shù)據(jù)庫中建立了上述各個信息的對應關系表。接下來讀取DUT選件。并在數(shù)據(jù)庫中查找對應此選件的測試方案。能夠?qū)崿F(xiàn)此功能是因為首先DUT的測試項目是由DUT的選件決定的，另外我們在數(shù)據(jù)庫中建立了選件與測試方案(測試方案即測試項目的集合，一般包含多個測試項目及測試項目的順序關系)的對應關系表。找到對應選件的測試方案后，將“一鍵頁”界面上的“一鍵測試”和“下一步”按紐使能。若找不到測試方案則僅使“下一步”按紐使能。若用戶點擊“下一步”按紐則進入“測試方案”頁，測試人員手動選擇測試項目，若用戶點擊“一鍵測試”按紐，則自動加載數(shù)據(jù)庫中對應的測試方案，直接進入“測試頁”。

2.1.2“測試方案頁”模塊設計

限于篇幅，這里通過軟件運行的流程向大家介紹一下程序設計的思路。進入“測試方案”頁界面后，軟件會通過對數(shù)據(jù)庫的查詢，在“測試方案頁”的“可選測試項目”列表框中列出該型號所有的測試項目，用戶雙擊某一測試項目后，該測試項目即進入“測試方案頁”中的“測試方案”列表?！皽y試方案”列表中的測試項目將被傳遞到“測試頁”進行測試。按此方法選擇所有要測試的測試項目后，點擊“下一步”按紐，即進入“測試頁”。

2.1.3“測試頁”模塊設計

進入“測試頁”后首先將在“測試方案”頁中所選擇的測試方案加載到“測試頁”的“測試方案”列表中。軟件根據(jù)測試項目，在數(shù)據(jù)庫中找到該測試項目對應的測試子程序及測試連線圖，在“測試頁”圖片顯示控件中顯示測試連線圖，測試人員按照測試連線圖連接測試設備后，點擊“開始”按紐，軟件調(diào)用相應測試子程序，進行測試。當該測試項目測試完畢，按照上述方法同樣在數(shù)據(jù)庫中找到下一個測試項目的測試子程序和測試連線圖，若測試連線圖沒有變化則直接調(diào)用測試子程序進行測試，若測試連線圖有變化，則暫停測試，顯示新的測試連線圖。測試人員按照新的測試連線圖連接測試設備后，點擊“開始”按紐，進行下一項測試。 按照上述流程完成所有測試項目的測試。

2.2　測試程序模塊設計

通過上述介紹可以看到，系統(tǒng)主程序的作用實質(zhì)是有機關聯(lián)自動測試中的測試項目、測試程序集、測試數(shù)據(jù)表、測試連線圖等各個測試元素。而測試程序模塊的作用是直接控制被測及標準儀器，完成對儀器的測試。測試程序模塊統(tǒng)一用labview編寫，被測儀器型號、測試項目、該測試項目所用標準器的組合共同確定一個測試程序模塊。所有測試程序模塊的集合稱為測試程序集。與系統(tǒng)主程序?qū)獪y試程序模塊又稱為測試子程序。

自動測試軟件中對儀器的控制可看作是由程控命令語句和測量點(設置值)組成。程控命令寫在測試子程序中，測量點寫在測試數(shù)據(jù)表中。測試子程序讀取測試數(shù)據(jù)表，按照表中規(guī)定的測試點設置測量儀器。上述測試子程序的設計思想，也是整個軟件“功能分離”設計思想的體現(xiàn)，即將程控命令和測量點相分離，從而實現(xiàn)測量點可以獨立地便捷更改以及測試子程序的可移植性。

另外，對于需要重復移植的測試子程序，所有程序按照統(tǒng)一、嚴格的程序編寫規(guī)范編寫，這樣使得自動測試軟件開發(fā)、維護、升級過程標準化、規(guī)范化，提升了軟件的開發(fā)效率和質(zhì)量，提高了軟件的可維護性。

3　總結(jié)和展望

“功能分離”是貫穿整個自動測試軟件的核心設計思想，運用這一基本的軟件設計思想有效的滿足了測試軟件通用化的需求。所謂“功能分離”，其實質(zhì)是將自動測試軟件中隨測試型號、測試項目變化的元素提取出來，這樣當改動或增加這些元素時，僅需要升級或復制這些獨立的軟件元素即可，而系統(tǒng)主程序不需變動，保證了程序的通用性和易擴展性，提高了軟件編寫的效率和質(zhì)量。利用本自動測試系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了30多個型號被測儀器的自動測試，編寫了600多個測試子程序，年測試儀器數(shù)量上千臺。本文所述的軟件設計思想和方案設計模式，已被工程應用證實，具有很強的應用價值。

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