某型控制艙測試儀軟件設(shè)計

馬朋朋 盧曉春

摘要：首先介紹了測試儀的系統(tǒng)組成，然后對測試軟件的開發(fā)環(huán)境、架構(gòu)、功能模塊的實現(xiàn)和數(shù)據(jù)采集、處理方法進行了闡述。該測試軟件已對控制艙（以下簡稱產(chǎn)品）進行了實際測試，測試結(jié)果準確可靠，能夠真實反映產(chǎn)品的狀態(tài)，自動化程度和穩(wěn)定性滿足產(chǎn)品的測試需求。

關(guān)鍵詞：Labwindows/CVI;模塊控制;數(shù)據(jù)采集;數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.05.088

1系統(tǒng)組成

測試儀由測控組件、測試平臺、氣源單元三部分組成。其中測控組件主要由PXI系統(tǒng)（包括AD數(shù)據(jù)采集卡、422通訊卡等）、測試軟件、產(chǎn)品電源、設(shè)備電源、信號轉(zhuǎn)接單元等部分組成。測控組件主要完成測試任務(wù)的管理、測試流程控制、測試數(shù)據(jù)的采集、顯示和存儲;提供測試儀和產(chǎn)品所需的各路直流電源;產(chǎn)品信號輸入/輸出控制、調(diào)理和轉(zhuǎn)換。測試平臺用于裝夾產(chǎn)品。氣源單元在測試時為產(chǎn)品提供所需的特定壓力、流量的氣體。

2軟件設(shè)計

測試軟件安裝在測控組件的PXI系統(tǒng)的計算機上，是全系統(tǒng)的控制核心和數(shù)據(jù)信息處理中心，與測試儀硬件構(gòu)成完整的測試系統(tǒng)，共同完成對產(chǎn)品的測試任務(wù)。測試軟件與測控組件、測試平臺和氣源單元之間的外部接口主要包括模擬量采集，總線通訊控制，接口關(guān)系如圖1所示。產(chǎn)品輸出的信號由電氣轉(zhuǎn)接單元引入多功能卡AD通道由測試軟件進行信號采集，測試軟件對產(chǎn)品的加電、狀態(tài)控制通過多功能卡DO通道控制電氣轉(zhuǎn)接單元的繼電器動作來實現(xiàn)。測試軟件通過RS422總線與程控電源和測試平臺進行交互，通過RS232接口與氣源單元進行交互。

在進行產(chǎn)品測試時測試軟件主要完成測試環(huán)境確認，測試資源的檢查和復(fù)位;產(chǎn)品供電及工作時序的控制;產(chǎn)品輸出信息的接收、存儲和實時顯示;產(chǎn)品測試項目的檢測和判讀。測試儀對產(chǎn)品參數(shù)進行動態(tài)檢測的過程中，能夠?qū)崟r顯示系統(tǒng)測試狀態(tài)、測試數(shù)據(jù)和測試曲線，并直觀顯示測試的最終結(jié)果。

測試軟件采用NI公司LabWindows/CVI2010進行開發(fā)，CVI2010將功能強大、使用靈活的C語言與測控技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)工具有機結(jié)合，適用于自動測試、自動控制、測試儀器通信、測試硬件控制和信號分析處理的軟件開發(fā)，是一種基于C語言的虛擬儀器開發(fā)平臺。其集成化開發(fā)環(huán)境、交互式編程方法、豐富的控件和庫函數(shù)等特點使其成為工程技術(shù)人員開發(fā)測控系統(tǒng)軟件的重要工具。

3軟件實現(xiàn)

3.1軟件架構(gòu)設(shè)計

測試軟件采用分層次的模塊化設(shè)計，從結(jié)構(gòu)上劃分為兩層，硬件驅(qū)動層通過各硬件模塊將數(shù)據(jù)采集并存入內(nèi)存中特定的單元，或者從內(nèi)存中取出所需的數(shù)據(jù)并發(fā)送出去。測試功能層負責完成測試流程控制，測試數(shù)據(jù)的記錄、分析和顯示，其只關(guān)注具體的測試信號及這些信號數(shù)據(jù)可從內(nèi)存中的那個地址取得，而不用關(guān)心這些數(shù)據(jù)是通過那些硬件操作的，對于硬件資源與具體測試信號之間的關(guān)聯(lián)由專門的配置文件提供綁定，用這種方法提供強大的測試通道重組功能。

3.2軟件界面設(shè)計

測試儀軟件界面是用戶直接操作測試儀的接口，設(shè)計以簡潔為原則，具有直觀性。整個界面劃分為測試項目區(qū)、測試結(jié)果區(qū)、過程顯示區(qū)、狀態(tài)監(jiān)控區(qū)和功能選擇區(qū)五個區(qū)域，軟件界面如圖2所示。

3.3數(shù)據(jù)通訊模塊的實現(xiàn)

測試過程中測試軟件需要對程控電源、測試平臺、氣源進行控制和任務(wù)調(diào)度，使被測產(chǎn)品處于所需要的測試狀態(tài)。

測試軟件與程控直流電源通過RS422通訊卡的端口4實現(xiàn)指令發(fā)送和應(yīng)答接收控制，電源地址6，波特率4800，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，采用奇校驗。

測試軟件與測試平臺通過RS422通訊卡的端口1實現(xiàn)指令發(fā)送和應(yīng)答接收控制，波特率4800，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，無校驗。

測試軟件與氣源單元通過計算機RS232接口實現(xiàn)指令發(fā)送和應(yīng)答接收控制，波特率9600，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，無校驗。

3.4數(shù)據(jù)采集和處理模塊實現(xiàn)

測試軟件通過AD卡采集產(chǎn)品輸出的信號，AD接口設(shè)置和數(shù)據(jù)采集采用NI DAQ接口函數(shù)集來完成。在進行產(chǎn)品測試時為了真實反映產(chǎn)品工作狀態(tài)，需要通過軟件算法對產(chǎn)品輸出的個別信號進行頻率、時間間隔和波形實時跟蹤顯示等測試。本文利用LabWindows/CVI軟件自帶的多線程機制，采用線程和異步定時器相互結(jié)合的方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時采集和數(shù)據(jù)處理。

將用戶界面處理放在主線程中，同時創(chuàng)建一個線程專門用于循環(huán)采集AD數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)存儲于開辟的緩沖區(qū)中。這樣，在用戶對界面進行操作時，操作系統(tǒng)將進行線程切換，為數(shù)據(jù)采集線程提供完成任務(wù)所需的時間，這樣就能最大限度的保證數(shù)據(jù)采集的實時性，又能及時響應(yīng)用戶的其他操作。異步定時器負責從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)進行處理和顯示。

AD采集線程：

hThread_AD=CreateThread（NULL，0，TestFunc_AD，0，0，&threadID_AD）。

通過TestFunc_AD（）函數(shù)將采集的數(shù)據(jù)存儲于緩沖區(qū)static double* m_pAIVal[32]中。信號的實時監(jiān)控采用異步定時器timer=NewAsyncTimer（0.1，-1，1，Signal_Test，NULL）實現(xiàn)，刷新周期為100ms。

4結(jié)論

該測試儀軟件基于Labwindows/CVI開發(fā)環(huán)境進行設(shè)計，采用分層次、模塊化設(shè)計思路，實現(xiàn)了模塊控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等，便于軟件維護，提高了軟件可靠性。該測試軟件已對批量產(chǎn)品進行了實際測試，涵蓋了產(chǎn)品的主要性能參數(shù)、測試結(jié)果準確可靠，能夠真實反映產(chǎn)品的狀態(tài)。

參考文獻

[1]張鳳均等.LabWindows/CVI開發(fā)入門和進階[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

[2]陳莉，林圳杰.基于LabWindows/CVI多線程研究與工程應(yīng)用[J].工業(yè)控制技術(shù)，2006，10（1）：92-94.