新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成技術(shù)體系研究

作者/季漢國(guó)、周輝，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所

新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成技術(shù)體系研究

作者/季漢國(guó)、周輝，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所

本文通過(guò)對(duì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的各種測(cè)試需求進(jìn)行分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，梳理自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件體系架構(gòu)與軟件體系架構(gòu)，對(duì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的集成技術(shù)進(jìn)行分析研究，總結(jié)系統(tǒng)集成的核心技術(shù)體系，形成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)系統(tǒng)集成方法與策略。

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；集成技術(shù)；體系；硬件；軟件

1. 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（Automated Test System，ATS）是以計(jì)算機(jī)為核心，在程序控制下能夠自動(dòng)完成某種測(cè)試任務(wù)的測(cè)量?jī)x器和其它設(shè)備的軟硬件有機(jī)整體。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成技術(shù)體系研究是使所研制的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)一大類或多類測(cè)試需求具有通用性。

2. 系統(tǒng)集成技術(shù)的分類

我國(guó)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展起步較晚，各家由于技術(shù)體制與管理體制不同，使得“傳統(tǒng)一對(duì)一系統(tǒng)集成技術(shù)”成為目前我國(guó)的主流系統(tǒng)集成技術(shù)。

通過(guò)梳理我國(guó)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)體系架構(gòu)，摸清了我國(guó)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的不足，及時(shí)調(diào)整思路，開(kāi)展了“基于平臺(tái)一對(duì)多集成技術(shù)”的研究工作，目前該集成技術(shù)已經(jīng)初具規(guī)模。

基于目前自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成規(guī)模越來(lái)越大、集成成本也越來(lái)越高、測(cè)試效率的提高已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸問(wèn)題等因素，目前正在醞釀開(kāi)展“基于軟件無(wú)線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”的研究工作，目的是提高硬件資源的復(fù)用率，降低成本，通過(guò)軟件加載方式，避免開(kāi)關(guān)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，提高測(cè)試效率。

下面將對(duì)三種集成技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析研究。

2.1 傳統(tǒng)一對(duì)一系統(tǒng)集成技術(shù)

“傳統(tǒng)一對(duì)一系統(tǒng)集成技術(shù)”為專用的測(cè)試系統(tǒng)，顧名思義就是一套系統(tǒng)僅滿足一套裝備的測(cè)試需求。該模式針對(duì)用戶提出的需要，從硬件、軟件和結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，通過(guò)與用戶不斷的溝通交流，確定實(shí)施方案，然后開(kāi)展采購(gòu)與設(shè)計(jì)工作，到用戶方進(jìn)行調(diào)試，直到用戶滿意為止。

“傳統(tǒng)一對(duì)一系統(tǒng)集成技術(shù)”開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)規(guī)模較小，應(yīng)用目標(biāo)比較單一，自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）與相應(yīng)的測(cè)試程序集（TPS）合在一起開(kāi)發(fā)，如圖1所示。

總的來(lái)說(shuō)是自頂向下，由粗到細(xì)，首先完成系統(tǒng)需求分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后分別完成硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的研制，再集成到一起進(jìn)行總體聯(lián)調(diào)。完成以后的系統(tǒng)，還需要經(jīng)歷現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、修改和進(jìn)一步完善的階段。硬件研制和軟件編制在硬件系統(tǒng)集成和TP編程調(diào)試階段將進(jìn)行融合，進(jìn)行軟件平臺(tái)研制和儀器驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。傳統(tǒng)一對(duì)一系統(tǒng)集成技術(shù)集成的系統(tǒng)雖然規(guī)模較小，測(cè)試效率比較高，但是也存在很大的不足，無(wú)法適應(yīng)市場(chǎng)的千變?nèi)f化，具體不足如下：

圖1 傳統(tǒng)一對(duì)一系統(tǒng)集成技術(shù)研制流程

(1)通用性差，一套系統(tǒng)僅能滿足一套設(shè)備的測(cè)試需求；

(2)信息接口不統(tǒng)一，無(wú)法與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；

(3)技術(shù)體制多樣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)試程序的移植；

(4)可擴(kuò)展性差，進(jìn)行功能升級(jí)時(shí)，必須由系統(tǒng)研制廠家從代碼底層進(jìn)行重新編寫；

(5)系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，一般每套系統(tǒng)的供貨至少要6個(gè)月以上。

2.2 基于平臺(tái)一對(duì)多集成技術(shù)

“基于平臺(tái)一對(duì)多集成技術(shù)”是在綜合了國(guó)外第二種和第三種集成技術(shù)，結(jié)合我國(guó)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)條件基礎(chǔ)上，提出的一種通用開(kāi)放式的集成技術(shù)，該種集成技術(shù)滿足大型工程多種裝備的不同測(cè)試需求，并滿足同類裝備各種生命周期內(nèi)的測(cè)試需求。

“基于平臺(tái)一對(duì)多集成技術(shù)”集成的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的要求是：為各系列自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、通用的ATE平臺(tái)，包括通用的硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)和TPS開(kāi)發(fā)工具，以及統(tǒng)一的、規(guī)范的接口標(biāo)準(zhǔn)。

“基于平臺(tái)一對(duì)多集成技術(shù)”的研制流程如圖2所示。

圖2 “基于平臺(tái)一對(duì)多集成技術(shù)”研制流程

“基于平臺(tái)一對(duì)多集成技術(shù)”的研制流程分三條線進(jìn)行，技術(shù)線、需求線與具體需求線，通過(guò)技術(shù)線，分析不同裝備的信號(hào)特征，找出共性，結(jié)合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，研制通用開(kāi)放的通用測(cè)試平臺(tái)，該平臺(tái)包括軟件平臺(tái)與硬件平臺(tái)，其中軟件平臺(tái)包括軟件架構(gòu)制定和TP開(kāi)放軟件等，硬件平臺(tái)研制各總線的測(cè)試設(shè)備和接口適配器，依據(jù)裝備需求填平補(bǔ)齊。通用測(cè)試平臺(tái)與具體裝備的需求相結(jié)合，通過(guò)更換適配器方式，進(jìn)行跨平臺(tái)的橫向集成；通過(guò)裁剪方式，進(jìn)行全壽命周期縱向集成。

采用“基于平臺(tái)一對(duì)多集成技術(shù)”，可以達(dá)到如下目的：

(1)降低ATE的開(kāi)發(fā)成本；

(2)能有效的處理ATE的硬件及軟件的過(guò)時(shí)更新；

(3)使測(cè)試程序集(TPS)的開(kāi)發(fā)工作量減至最??；

(4)降低總的測(cè)試系統(tǒng)規(guī)模；

(5)使生產(chǎn)過(guò)程用的測(cè)試系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)用測(cè)試系統(tǒng)兩方面的研制均受益，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)可在不同的測(cè)試級(jí)別上共享。

2.3 基于軟件無(wú)線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)

“基于軟件無(wú)線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”是采用合成儀器技術(shù)，通過(guò)軟件加載的方式，實(shí)現(xiàn)不同裝備不同參數(shù)測(cè)試的一種集成技術(shù)。

合成儀器(SI)是一種模塊化的硬件和軟件測(cè)試方案，這個(gè)概念包括將單獨(dú)的硬件和軟件測(cè)試模塊連接成一個(gè)新穎緊湊的系統(tǒng)來(lái)仿真標(biāo)準(zhǔn)儀器，其最終結(jié)果是產(chǎn)生一種形態(tài)可變的通用系統(tǒng)架構(gòu)，以便能夠設(shè)計(jì)可擴(kuò)展的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，更靈活地引入新技術(shù)，改造自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)以適應(yīng)新的測(cè)量應(yīng)用。模塊可在各種不同測(cè)量環(huán)境中重復(fù)使用，這不僅可延長(zhǎng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的使用壽命，降低系統(tǒng)的壽命周期總成本，還可避免產(chǎn)品過(guò)時(shí)。

傳統(tǒng)測(cè)試儀器往往是一些功能單一的專用儀器，進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試時(shí)是用一種儀器進(jìn)行一類測(cè)試，通過(guò)多種儀器實(shí)現(xiàn)一組完整測(cè)試。在許多情況下，不同儀器具有類似的內(nèi)部功能（如D/A轉(zhuǎn)換器、濾波器、衰減器等），對(duì)于合成儀器，其原理就是考慮刪除系統(tǒng)的冗余部分，將這些相同的部分進(jìn)行模塊化，合成這些儀器的測(cè)量功能到一組功能模塊上，這樣我們使用一臺(tái)SI就可滿足多種信號(hào)的測(cè)量要求，而不再需要許多專用、單功能的激勵(lì)和測(cè)量?jī)x器。

SI是基于軟件的系統(tǒng)，是虛擬儀器的子集，其最大特點(diǎn)是“可重配置”，基礎(chǔ)構(gòu)件模塊可通過(guò)軟件命令調(diào)整和重配置，以模擬一種或多種傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備，SI很容易僅通過(guò)軟件修改就可增加新的測(cè)試能力，而傳統(tǒng)的儀器需要增加專用的硬軟件。

“基于軟件無(wú)線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”的研制流程如圖3所示。

圖3 “基于軟件無(wú)線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”研制流程

“基于軟件無(wú)線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”類似基于“基于平臺(tái)一對(duì)多集成技術(shù)”的研制流程，也分三條線進(jìn)行，技術(shù)線、需求線與具體需求線，通過(guò)技術(shù)線，分析不同裝備的信號(hào)特征，找出共性，研制通用測(cè)試平臺(tái)，該平臺(tái)包括軟件平臺(tái)與硬件平臺(tái)，其中軟件平臺(tái)包括軟件架構(gòu)制定和參數(shù)測(cè)試軟件等，硬件平臺(tái)研制各類上下變頻模塊與信號(hào)處理模塊等，根據(jù)具體測(cè)試需求，加載不同的測(cè)試軟件，完成測(cè)試。

采用“基于軟件無(wú)線電的面向?qū)ο蠹杉夹g(shù)”，可以達(dá)到如下目的：

（1）大大降低系統(tǒng)規(guī)模，節(jié)約成本。

（2）減少了軟件中的設(shè)置，提高了軟件運(yùn)行效率。

（3）三種維修體制共享一套系統(tǒng)，提高系統(tǒng)集成效率。

3. 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了國(guó)內(nèi)當(dāng)前用于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研制生產(chǎn)過(guò)程中的三種集成技術(shù)，深入淺出地分析了三種集成技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)以及自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展提供了相關(guān)理論基礎(chǔ)。

＊ [1]李行善,左毅,孫杰.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)集成技術(shù).電子工業(yè)出版社,2004