基于TestStand的自動(dòng)測(cè)試程序開發(fā)及應(yīng)用

蔡保海，劉靜，趙澤生，袁媛，閆菲，張雷，常素強(qiáng)

（1.天津電氣科學(xué)研究院有限公司，天津300180；2.電氣傳動(dòng)國(guó)家工程研究中心，天津300180；3.優(yōu)美科催化劑（天津）有限公司，天津300280；4.中國(guó)機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司，北京100073）

TestStand是美國(guó)國(guó)家儀器公司（National Instruments）推出的一款全英文自動(dòng)化測(cè)試流程執(zhí)行管理軟件，可根據(jù)復(fù)雜的自動(dòng)測(cè)試流程和測(cè)試資源的需要進(jìn)行測(cè)試環(huán)境的管理，其人機(jī)界面友好、穩(wěn)定性高、二次開發(fā)時(shí)間短，并且可以按照要求存儲(chǔ)結(jié)果或生成固定格式的測(cè)試報(bào)告。通過(guò)TestStand軟件平臺(tái)，研發(fā)工程師可將主要精力聚焦于更重要的測(cè)試需求規(guī)劃上，更加細(xì)化產(chǎn)品的測(cè)試需求內(nèi)容。TestStand可以兼容 .NET，LabVIEW，LabWindows/CVI，Visual Ba-sic和Visual C等多種主流測(cè)試編程環(huán)境，還能與其它編程環(huán)境生成的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)、Activex插件和應(yīng)用執(zhí)行程序相銜接，通過(guò)TestStand良好的兼容性，可以便捷地將傳統(tǒng)的和現(xiàn)有的測(cè)試編程環(huán)境相結(jié)合[1-3]。

本文基于TestStand開發(fā)了電路板卡的自動(dòng)測(cè)試程序，闡述了TestStand驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)思想和原則，是測(cè)試系統(tǒng)中最靈活、最核心的部分。TestStand軟件應(yīng)用于通用板卡測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)后，使人機(jī)交互界面操作簡(jiǎn)捷，能快速有效地對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行控制，還能對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以便后續(xù)調(diào)用及分析處理。本測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)克服了測(cè)試人員的主觀性對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，克服了測(cè)試人員對(duì)專業(yè)技術(shù)的依賴性，也克服了測(cè)試效率低下等問(wèn)題。

1 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本測(cè)試程序系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于通用板卡自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的板卡批量測(cè)試，通用板卡自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由彈性探針針床平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、存儲(chǔ)幾部分組成。被測(cè)電路板上設(shè)計(jì)有若干個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試時(shí)使被測(cè)電路板通過(guò)測(cè)試夾具（即彈性探針針床）與測(cè)試組合柜相接觸建立電信號(hào)通路連接，實(shí)物圖如圖2所示。本測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)可用于輸出電路板卡測(cè)試點(diǎn)所需的激勵(lì)信號(hào)，如模擬量信號(hào)、數(shù)字量信號(hào)、PWM波脈沖信號(hào)等，也可用于對(duì)電路板卡響應(yīng)信號(hào)（如相位、幅值、頻率等）的數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的全部過(guò)程，為電路板卡的自動(dòng)測(cè)試提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。操作人員手動(dòng)按下“測(cè)試開始”按鈕則啟動(dòng)測(cè)試程序，通過(guò)人機(jī)交互界面向測(cè)試系統(tǒng)輸入被測(cè)試板卡的激勵(lì)信號(hào)命令，由彈性探針針床傳導(dǎo)到板卡中，測(cè)試系統(tǒng)再對(duì)板卡的輸出信號(hào)進(jìn)行采集分析處理，最后與程序中設(shè)定的判定范圍進(jìn)行比較得出測(cè)試結(jié)論，并將測(cè)試結(jié)果自動(dòng)保存到測(cè)試報(bào)告中[4-5]。

圖1 本測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.1 Internal structure of the test system

圖2 本測(cè)試系統(tǒng)實(shí)物圖Fig.2 Physical map of the test system

2 自動(dòng)測(cè)試程序開發(fā)及應(yīng)用

2.1 確定測(cè)試方案

在板卡批量測(cè)試之前，首先要了解設(shè)計(jì)方案中被測(cè)試板卡的功能及性能參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)編寫與之對(duì)應(yīng)的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方案（包含測(cè)試項(xiàng)目、誤差標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試資源配置），然后按照編寫的測(cè)試方案中測(cè)試流程的步驟再編寫自動(dòng)測(cè)試程序，最后調(diào)試調(diào)用這些程序。電路板卡所需測(cè)試的項(xiàng)目有：電源阻抗檢測(cè)、電源電壓檢測(cè)、采樣電阻檢測(cè)、霍耳傳感器電壓輸出檢測(cè)、通訊地址檢測(cè)、運(yùn)算放大器功能檢測(cè)、觸發(fā)電路檢測(cè)、功率管狀態(tài)檢測(cè)、開關(guān)量檢測(cè)、模擬量檢測(cè)、PWM波脈沖檢測(cè)等不同的功能測(cè)試項(xiàng)。如圖3所示，首先對(duì)待測(cè)板卡的電源阻抗進(jìn)行測(cè)試，檢驗(yàn)合格后再對(duì)電源電壓進(jìn)行測(cè)試，檢驗(yàn)合格后再對(duì)板卡的特殊性能進(jìn)行測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果反饋后與理論值范圍做判定對(duì)比。若測(cè)試結(jié)果在合理的誤差范圍內(nèi)，則測(cè)試通過(guò)，即此板卡為測(cè)試合格；否則測(cè)試不通過(guò)，即此板卡為測(cè)試不合格，此時(shí)測(cè)試系統(tǒng)將會(huì)彈出故障和故障序列，等待操作人員進(jìn)行處理[6]。

圖3 軟件流程圖Fig.3 The flow chart of software

測(cè)試程序中巧妙地設(shè)計(jì)了一個(gè)“檢測(cè)到板卡故障時(shí)，是否向下繼續(xù)執(zhí)行測(cè)試”的選項(xiàng)。當(dāng)檢測(cè)到板卡出現(xiàn)故障有反饋值時(shí)，可以根據(jù)反饋值是“1”還是“0”來(lái)判斷程序是否繼續(xù)向下執(zhí)行。若反饋值為“1”，則定義為輕故障（例如：電源阻抗異常、電源電壓異常、通訊故障等），程序可向下繼續(xù)執(zhí)行對(duì)其他項(xiàng)目的測(cè)試，最后再顯示故障位置及測(cè)試不通過(guò)；若反饋值為“0”，則定義為重故障，測(cè)試系統(tǒng)顯示測(cè)試不通過(guò)并應(yīng)立即停機(jī)，等待操作人員處理，最后測(cè)試系統(tǒng)會(huì)顯示重故障位置，以提示維修人員做好記錄，以便對(duì)該板卡進(jìn)行維修。

2.2 編寫測(cè)試序列

一個(gè)測(cè)試序列（.seq文件）由許多測(cè)試項(xiàng)目組成，被測(cè)試板卡的每一項(xiàng)功能測(cè)試都可以對(duì)應(yīng)地編寫一個(gè)測(cè)試序列，操作人員可以調(diào)整測(cè)試序列文件中測(cè)試項(xiàng)目的前后順序，用以實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試方案要求[7]。圖4所示為已測(cè)試完畢的某一型號(hào)板卡的全部測(cè)試序列文件，這些測(cè)試序列在圖5所示的主序列中作為一個(gè)步驟進(jìn)行逐一調(diào)用，用以完成對(duì)板卡的測(cè)試。如果在測(cè)試過(guò)程或是產(chǎn)品自身出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，測(cè)試序列也能夠很好地復(fù)現(xiàn)現(xiàn)象，這也是TestStand測(cè)試程序的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)。

圖4 測(cè)試序列文件夾Fig.4 Test sequence folder

圖5 TestStand測(cè)試程序界面Fig.5 The interface of TestStand test program

考慮到使用測(cè)試平臺(tái)人員的不同應(yīng)用權(quán)限，所以在軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，把使用人員分為管理員和操作員兩類，二者有著不同的操作權(quán)限。管理員既具有操作員的權(quán)限，也具有添加、刪除用戶信息、修改用戶密碼、系統(tǒng)流程配置等多種權(quán)限，但操作員只能對(duì)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試操作。相對(duì)而言，對(duì)于本測(cè)試本臺(tái)，操作員更容易上手，技術(shù)水平要求不高。

2.3 測(cè)試報(bào)告

待所有的測(cè)試程序序列測(cè)試完后，TestStand會(huì)自動(dòng)生成這一批電路板卡的測(cè)試報(bào)告。測(cè)試報(bào)告不但可以顯示測(cè)試的最終結(jié)果，也可以提供測(cè)試過(guò)程中間的結(jié)果用于抽查，測(cè)試結(jié)果可以用數(shù)字形式表示，也可以拷貝或打印出來(lái)。Test-Stand的自動(dòng)存儲(chǔ)是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)完成的，測(cè)試平臺(tái)通過(guò)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)里數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行整體的對(duì)比分析[8-9]。

圖6所示為公司生產(chǎn)的某一型號(hào)電路板第4個(gè)序列（PWM波脈沖功能測(cè)試）自動(dòng)存儲(chǔ)的測(cè)試報(bào)告。在測(cè)試報(bào)告中Name列為測(cè)試項(xiàng)的名稱，Target Min和Target Max為規(guī)定的誤差范圍，Actual為測(cè)試的實(shí)際值。如果測(cè)試的實(shí)際值在合理的誤差范圍內(nèi)，則測(cè)試結(jié)果為Passed（測(cè)試通過(guò)），否則為Failed（測(cè)試不通過(guò)）。

圖6 測(cè)試報(bào)告（局部）Fig.6 Test report（local）

將測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)生成報(bào)告的測(cè)試結(jié)果與人工測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行比較，最終結(jié)果基本一致，但自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的總花費(fèi)時(shí)間卻從人工測(cè)試的30 min縮短為6 min，并且測(cè)試的結(jié)果可以圖形與數(shù)據(jù)相結(jié)合，便于后期對(duì)數(shù)據(jù)的分析與處理，提高了公司的測(cè)試與研發(fā)效率[10]。

3 結(jié)論

本文介紹了測(cè)試管理環(huán)境TestStand軟件的基本概念和開發(fā)測(cè)試流程，并通過(guò)在測(cè)試平臺(tái)上應(yīng)用TestStand軟件的案例來(lái)展示整個(gè)測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果說(shuō)明TestStand軟件實(shí)現(xiàn)了公司生產(chǎn)板卡的自動(dòng)一體化測(cè)試，同時(shí)使測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)具有了實(shí)時(shí)分析、邏輯判斷、記憶的能力。實(shí)際測(cè)試時(shí)操作人員可以靈活地調(diào)整測(cè)試序列的前后順序進(jìn)行測(cè)試，本測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)會(huì)將測(cè)試的最終結(jié)果自動(dòng)存儲(chǔ)起來(lái)，有利于日后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析查驗(yàn)。通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析，驗(yàn)證了此程序的可行性，將此軟件程序引入到公司產(chǎn)品生產(chǎn)線測(cè)試后，提升了公司板卡類產(chǎn)品的測(cè)試效率與測(cè)試精度。

綜上所述，在電路板卡類產(chǎn)品的測(cè)試周期內(nèi)應(yīng)用本測(cè)試程序大幅度地提高了測(cè)試的精確度和可靠性，不管是測(cè)試過(guò)程的操作還是測(cè)試結(jié)果的記錄都減少了人為主觀因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響[11]，對(duì)提升公司品牌形象及公司產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力都起到了至關(guān)重要的作用。