航空電子軟件分布式測試平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉銘

（北京飛機(jī)維修工程有限公司成都分公司，四川成都，610201）

軟件分布式測試平臺就是指在局域網(wǎng)和Internet基礎(chǔ)上，將分布于不同地點(diǎn)、獨(dú)立完成特定功能的測試計(jì)算機(jī)連接起來，這樣就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)測試的各項(xiàng)工作，比如分散操作與測試資源共享等。為滿足航空電子軟件分布式測試平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，首先要了解該平臺的技術(shù)原理，并對當(dāng)下存在的問題進(jìn)行分析，然后創(chuàng)設(shè)平臺的實(shí)現(xiàn)環(huán)境，確保平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

在研究航空電子軟件分布式測試平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)時，以國航空客A330系列飛機(jī)為基礎(chǔ)，將A330飛機(jī)機(jī)載娛樂系統(tǒng)組件測試平臺作為研究對象，以軟件分布式設(shè)計(jì)為理念，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)期間的關(guān)鍵要素進(jìn)行探究。

1 A330飛機(jī)機(jī)載娛樂系統(tǒng)的組成

國航空客A330系列飛機(jī)機(jī)載娛樂系統(tǒng)的主要部件為：控制器AVC、服務(wù)器DSU-AM6、數(shù)據(jù)服務(wù)器組件DSUD2、座椅電子盒SEB、區(qū)域分配盒ADB、千兆區(qū)域分配盒ADB-G、固態(tài)放像機(jī)，共7個項(xiàng)目。上述部件為A330系列飛機(jī)THALES娛樂系統(tǒng)中的重要組成部分，為整個娛樂系統(tǒng)提供音頻、視頻節(jié)目的儲存、分配、控制、播放。

本次研究的A330飛機(jī)機(jī)載娛樂系統(tǒng)組件測試平臺，將為上述7個機(jī)件提供安全、高效的自動測試功能。

2 A330飛機(jī)機(jī)載娛樂系統(tǒng)組件測試平臺實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)

■2.1 7種機(jī)件功能測試的系統(tǒng)集成難點(diǎn)

7種機(jī)件功能測試的系統(tǒng)集成是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)之一。一般情況下，一組服務(wù)器或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是分布式系統(tǒng)的主要組成部分，但是在部署測試期間，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)平臺架構(gòu)比較復(fù)雜[1]，主要由測試控制計(jì)算機(jī)（主、從）、程控交流/直流電源、程控激勵信號產(chǎn)生器、程控測量儀表、程控開關(guān)矩陣集合、電氣接口組成，如何實(shí)現(xiàn)7種機(jī)件功能測試的穩(wěn)定集成，確保功能測試的兼容性與穩(wěn)定性也成為文章研究的重點(diǎn)。

■2.2 測試平臺自主控制難點(diǎn)

系統(tǒng)平臺自主控制難點(diǎn)主要表現(xiàn)為音/視頻發(fā)生、混頻、合成調(diào)制、諧波分析、功率解調(diào)、音/視頻分離等功能的可靠處理與協(xié)調(diào)，確保在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性與自主控制是重點(diǎn)與難點(diǎn)所在。

■2.3 手動測試轉(zhuǎn)為自動測試的難點(diǎn)

分布式測試平臺涉及到的硬件繁雜，使得測試流程控制難度加大。在手動測試轉(zhuǎn)為自動測試過程中，由于系統(tǒng)和應(yīng)用程序多，存在跨平臺，還需對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行控制，使得自動測試難度較高。測試結(jié)果驗(yàn)證比較復(fù)雜，分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化測試，需要對測試腳本進(jìn)行收集，對測試結(jié)果的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。

3 A330飛機(jī)機(jī)載娛樂系統(tǒng)組件測試平臺實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)的應(yīng)對策略

■3.1 7種機(jī)件功能測試的系統(tǒng)集成

此測試平臺主體構(gòu)架由：測試控制計(jì)算機(jī)（主、從）、程控交流/直流電源、程控激勵信號產(chǎn)生器、程控測量儀表、程控開關(guān)矩陣集合、電氣接口組成。

采用SMART（standard module avionics repair and test） 的概念，以ARINC-608A 為構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)，將7種UUT功能測試所需的多種不同資源（測量向量部件、激勵源、電源等）集成到統(tǒng)一的平臺系統(tǒng)之中，利用ARINC 626標(biāo)準(zhǔn)ATLAS語言與標(biāo)準(zhǔn)C語言的對應(yīng)關(guān)系編寫平臺自主控制程序與LINUX從機(jī)控制程序，控制此平臺首先由主控計(jì)算機(jī)通過執(zhí)行對應(yīng)件號UUT的平臺自主控制程序，控制資源分配箱，通過資源分配箱實(shí)現(xiàn)測試資源的合理分配。在測試資源合理分配的基礎(chǔ)之上，再由主控計(jì)算機(jī)控制對應(yīng)件號UUT的適配箱與機(jī)件進(jìn)行內(nèi)部通訊，同時控制LINUX從機(jī)實(shí)現(xiàn)與對應(yīng)件號UUT（所有此項(xiàng)目UUT內(nèi)部均安裝LINUX操作系統(tǒng)）手冊要求的指令控制，機(jī)件通過控制指令，使用分配到資源，完成手冊測試要求的指令輸入與結(jié)果反饋，完成多個機(jī)件的自動功能測試，有效提高了設(shè)備利用率和工作效益，解決了7種機(jī)件功能測試的系統(tǒng)集成這一技術(shù)難點(diǎn)[2]。

■3.2 測試平臺自主控制

本測試平臺在ATE硬件平臺的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)平臺自主控制軟件，實(shí)現(xiàn)平臺自主控制。測試臺在ATE硬件平臺的基礎(chǔ)上，基于LabWindows CVI開發(fā)系統(tǒng)，開發(fā)了平臺軟件應(yīng)用層，通過開發(fā)的平臺自主控制軟件實(shí)現(xiàn)了主控計(jì)算機(jī)對資源分配箱內(nèi)部的各板卡、外部各音/視頻儀器等資源的自主控制，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)件號UUT測試資源的合理分配，使測試臺自動完成完整的音/視頻發(fā)生、混頻、合成調(diào)制、諧波分析、功率解調(diào)、音/視頻分離等功能，實(shí)現(xiàn)了音/視頻信號的自動分析、處理，達(dá)到了測試平臺自主控制的目的。在諧波分析時，需使用到的公式為：在該公式中，Cn為n次諧波的幅值。

■3.3 將CMM手冊中的手動測試轉(zhuǎn)為自動測試

本次開發(fā)維修能力的THALES娛樂系統(tǒng)設(shè)備有別于其他的機(jī)載電子部件，其內(nèi)部集成了LINUX操作系統(tǒng)。 因此測試臺在常規(guī)的ATE架構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用了跨平臺開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)，利用兩臺計(jì)算機(jī)，采用一主一從的組網(wǎng)方式，主機(jī)采用WINDOWS系統(tǒng)，控制安裝有LINUX系統(tǒng)的一臺從機(jī)，在主機(jī)的WINDOWS系統(tǒng)上即可完成從機(jī)LINUX系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)和控制運(yùn)行，從而自動完成手冊測試要求的指令輸入與結(jié)果反饋，實(shí)現(xiàn)了多操作系統(tǒng)、多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的運(yùn)用[3-5]。但由于windows操作系統(tǒng)與Linux操作系統(tǒng)之間存在的差異，在機(jī)件運(yùn)行與數(shù)據(jù)采集過程中有時間延遲，因此通過測試樣本，進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)分析與對比，找到了時間延遲的規(guī)律，協(xié)調(diào)了程序之間的運(yùn)行節(jié)奏，最終調(diào)試出了一套可以兼容雙操作系統(tǒng)的測試軟件，實(shí)現(xiàn)了手動測試轉(zhuǎn)自動測試的功能。多操作系統(tǒng)構(gòu)架框圖如如圖1所示。

圖1 多操作系統(tǒng)構(gòu)架框圖

4 優(yōu)勢分析

■4.1 設(shè)計(jì)了一種全新的測試系統(tǒng)架構(gòu)

此項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一個全新的測試系統(tǒng)架構(gòu)（圖2），系統(tǒng)將7種UUT功能測試所需的多種不同資源（測量向量部件、激勵源、電源等）集成到統(tǒng)一的平臺系統(tǒng)之中，利用平臺自主控制程序與LINUX從機(jī)控制程序，完成平臺自主控制，資源合理分配，同時控制LINUX從機(jī)實(shí)現(xiàn)與對應(yīng)件號UUT手冊要求的指令控制，完成手冊測試要求的指令輸入與結(jié)果反饋，實(shí)現(xiàn)多個機(jī)件的自動功能測試，有效提高了設(shè)備利用率和工作效益。

圖2 測試平臺主體構(gòu)架

■4.2 實(shí)現(xiàn)了全新自動測試模式

將離散的信號輸入轉(zhuǎn)為信號自動調(diào)制輸入；將手動鍵入Linux命令轉(zhuǎn)為自動控制運(yùn)行。手冊要求的測試方法，需將各種離散音/視頻信號源通過人工調(diào)制后輸入。測試臺通過LabWindows CVI在應(yīng)用層的開發(fā)，通過平臺自主控制程序?qū)⒏鞣N信號源進(jìn)行自動調(diào)制后輸入，實(shí)現(xiàn)了將離散的信號輸入轉(zhuǎn)為信號自動調(diào)制輸入的模式。

此外由于本項(xiàng)目涉及到的所有UUT內(nèi)部均安裝LINUX操作系統(tǒng)，手冊要求在測試過程中需要人工鍵入多種Linux指令對機(jī)件進(jìn)行操作，過程十分繁瑣，效率較低。因此，本項(xiàng)目在常規(guī)的ATE架構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用了跨平臺的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)，利用兩臺計(jì)算機(jī)，采用一主一從的組網(wǎng)方式，主機(jī)采用WINDOWS系統(tǒng)，控制一臺安裝有LINUX系統(tǒng)的從機(jī)，通過控制LINUX從機(jī)，完成手冊要求的Linux指令自動輸入與反饋，實(shí)現(xiàn)了多操作系統(tǒng)、多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的運(yùn)用，替代了人工輸入的工作，有效的節(jié)省了人工成本，提升了工作效率。

5 結(jié)束語

通過測試平臺實(shí)現(xiàn)期間技術(shù)難點(diǎn)的克服，對于航空電子軟件分布式測試平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的研究具有重要意義，同時此測試平臺為A330飛機(jī)機(jī)載娛樂系統(tǒng)組件提供一個安全、快速、可靠的測試方法。