基于PXI的便攜式測(cè)控系統(tǒng)

此次選用的6位半數(shù)字多用表模塊PXI4070模塊可對(duì)電壓、電壓和電阻等基本參量進(jìn)行高精度測(cè)量。其主要技術(shù)指標(biāo)為：直流電壓：300V，精確度± 0.019‰；交流電壓：300V，準(zhǔn)確度：±0.7‰；直流電流：3A；電阻：100MΩ。上述測(cè)試范圍和精度都完全可以滿足測(cè)試要求。

3 基于PXI總線測(cè)控系統(tǒng)的軟件子系統(tǒng)

如果說硬件子系統(tǒng)是測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，那么軟件子系統(tǒng)就是測(cè)控系統(tǒng)的靈魂。硬件子系統(tǒng)為滿足不同的實(shí)際需求，可能有很大差別。然而，軟件子系統(tǒng)，如果設(shè)計(jì) 一個(gè)很好的框架，在改動(dòng)很少甚至不用改動(dòng)的情況就能滿足不同的需求。硬件設(shè)計(jì)完畢，調(diào)試成功后很少再出現(xiàn)問題。硬件子系統(tǒng)存在的某些缺陷，有時(shí)只能有軟件 子系統(tǒng)來彌補(bǔ)。

3.1 軟件子系統(tǒng)的一般組成

軟件子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必 須考慮軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)充性。設(shè)計(jì)一個(gè)軟件系統(tǒng)，如果只針對(duì)某一具體的項(xiàng)目，完成后的軟件穩(wěn)定性很差，移植到其他項(xiàng)目很難，就是移植過去，花費(fèi)的時(shí) 間不如重新編寫。所以為了適應(yīng)不同的需求，應(yīng)將各種測(cè)控系統(tǒng)的共性抽象出來，設(shè)計(jì)一個(gè)可重用的框架。通常，一個(gè)比較合理的測(cè)控系統(tǒng)框架包含三個(gè)部分：系統(tǒng) 級(jí)組態(tài)、項(xiàng)目級(jí)組態(tài)、測(cè)控執(zhí)行，如圖13所示。

3.2 系統(tǒng)級(jí)組態(tài)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)級(jí)組態(tài)一般是對(duì)硬件子系統(tǒng)的配置進(jìn)行組態(tài)，并將組 態(tài)的結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，這些組態(tài)包括系統(tǒng)組態(tài)、單元組態(tài)、對(duì)特定模塊的組態(tài)、其他可重用信息的配置等。這些信息保存到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)方法不 外乎兩種，其一，自定義的數(shù)據(jù)格式，以二進(jìn)制或文本方式保存起來，其二，用現(xiàn)成的通用的數(shù)據(jù)庫(kù)如Access,SQL Server等保存起來。自定義格式保密性強(qiáng)，但隨機(jī)訪問較麻煩，而通用的數(shù)據(jù)庫(kù)，保密性差一些，但查詢很方便。相比較而言，對(duì)于組態(tài)結(jié)果主要是查詢，所 以選擇通用數(shù)據(jù)庫(kù)是比較明智的。

在系統(tǒng)級(jí)組態(tài)中，涉及到對(duì)硬件子系統(tǒng)的配置，通常是指一個(gè)完整的測(cè)控系統(tǒng)中包括哪些PXI模塊，這些 模塊的資源號(hào)、和資源字符串是最重要的，我們可以在表格中人工輸入，然后保存起來，這是一個(gè)常規(guī)的做法，最巧妙的辦法是調(diào)用VISA庫(kù)中的函數(shù)，讓計(jì)算機(jī) 自動(dòng)搜索PXI模塊。對(duì)于單元組態(tài)，我們可以將測(cè)控系統(tǒng)分成多個(gè)回路，對(duì)每一回路來說，無論閉環(huán)還是開環(huán)，均有某一個(gè)或多個(gè)的模塊的通道組成。我們單元組 態(tài)的目的就是將這些回路的組合信息保存起來，給他取一個(gè)比較友好的名字，對(duì)操作人員來說，友好的名字應(yīng)該比單純的通道編號(hào)容易記住。

3.3 項(xiàng)目級(jí)組態(tài)設(shè)計(jì)

我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)，其目的要用于實(shí)際的項(xiàng)目，項(xiàng)目的不同可能要使用的PXI模塊有所差別，最愚蠢的辦法是針對(duì)特定的項(xiàng)目開發(fā)特定的軟件。系統(tǒng)級(jí)組態(tài) 中，我們已經(jīng)具有了測(cè)控系統(tǒng)中所包含的硬件信息，這些信息是可變的，但獲取這些信息的程序未變。如果設(shè)計(jì)良好項(xiàng)目級(jí)組態(tài)框架，我們同樣可以實(shí)現(xiàn)類似功能。 基于選擇系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)類型的同一原因，我們選擇通用的數(shù)據(jù)庫(kù)保存項(xiàng)目級(jí)組態(tài)結(jié)果。

對(duì)于某一項(xiàng)目，由于其繼承于系統(tǒng)級(jí)組態(tài)結(jié)果，所以它 擁有全部的單元組態(tài)信息。然而，特定的項(xiàng)目可能包含多種不同的工況，并不是每一工況都需要所有的PXI模塊參與。我們針對(duì)不同的工況，挑選必需的回路，就 是我們使用項(xiàng)目級(jí)組態(tài)的方法和目的。這些回路在某一工況中使用，通常不是并行使用的，可能和順序有很大關(guān)系，這就是要規(guī)定測(cè)試流程。總之，通俗的講，項(xiàng)目 級(jí)組態(tài)就是選擇測(cè)控回路和規(guī)定回路的動(dòng)作序列。

3.4 測(cè)試執(zhí)行

我們使用項(xiàng)目級(jí)組態(tài)，保證測(cè)控系統(tǒng)滿足不同目的的需要。有了這些信息，再編制通用的執(zhí)行程序就易如反掌。當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，保存到通用數(shù)據(jù)庫(kù)中與保存為自定 義格式的文件相比，保存速度是瓶頸。測(cè)試或控制過程中的所有數(shù)據(jù)都應(yīng)保存起來，大量的數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中緩存后，一次性寫入到自定義文件內(nèi)，效率更高， 所以對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來說，應(yīng)以自定義格式的文件保存。

3.5 某通用引信測(cè)試平臺(tái)軟件子系統(tǒng)

通用引信測(cè)試平臺(tái)軟件在Windows 2000/XP操作系統(tǒng)下，使用C++平臺(tái)開發(fā)和運(yùn)行。由于本測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試對(duì)象涉及多種被測(cè)引信，每種被測(cè)引信的測(cè)試方法、測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試結(jié)果的處理等 都不同，并且隨著對(duì)被測(cè)對(duì)象測(cè)試經(jīng)驗(yàn)的積累在測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際使用中測(cè)試流程可能需要改變。使用傳統(tǒng)的順序流程編程方法很難實(shí)現(xiàn)這樣一種多變復(fù)雜的系統(tǒng)。因 此，本測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用軟件采用框架式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，使測(cè)試人員通過管理測(cè)試過程中的一些配置數(shù)據(jù)，不必修改測(cè)試程序，就可完成測(cè)試任 務(wù)。

該集成開發(fā)環(huán)境可以根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立描述測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并采用圖形化的人機(jī)交互的輸入方法實(shí)現(xiàn)測(cè)試流程的輸入。通過 取出數(shù)據(jù)庫(kù)中的測(cè)試流程，就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試程序的自動(dòng)執(zhí)行，完成測(cè)試任務(wù)。這種方法不僅可以提高測(cè)試程序的輸入效率，而且使測(cè)試人員可以脫離繁瑣的編程工 作，集中精力研究測(cè)試對(duì)象和測(cè)試流程。

某通用引信測(cè)試系統(tǒng)軟件根據(jù)實(shí)際測(cè)試的需要，劃分為：數(shù)據(jù)管理、測(cè)試任務(wù)設(shè)置和執(zhí)行測(cè)試三大功能，其中數(shù)據(jù)管理又劃分為流程數(shù)據(jù)管理和結(jié)果數(shù)據(jù)管理兩大部分。各部分功能如下：

1）流程數(shù)據(jù)管理：完成對(duì)通用測(cè)試配置數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)功能，采用樹型結(jié)構(gòu)管理測(cè)試卡、測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試點(diǎn)的信息。具體要求能夠直觀地增加、刪除、修改任意節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)拷貝任意節(jié)點(diǎn)。

2）測(cè)試任務(wù)管理：能夠進(jìn)行任務(wù)配置，確定一次測(cè)試所做的測(cè)試內(nèi)容，執(zhí)行順序等。根據(jù)系統(tǒng)需要，從已有的測(cè)試流程中，選擇或組合測(cè)試項(xiàng)目，形成一個(gè)測(cè)試任務(wù)。

3）測(cè)試程序：選擇要執(zhí)行的測(cè)試任務(wù)，根據(jù)測(cè)試流程，執(zhí)行測(cè)試項(xiàng)目。

4）結(jié)果數(shù)據(jù)管理：完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的查詢、輸出功能，包括查詢、預(yù)覽結(jié)果報(bào)表、刪除、打印

5）測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)：從功能上可將測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)分為三種：

a. 測(cè)試流程數(shù)據(jù)庫(kù)：記錄所有與測(cè)試流程有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，包括流程描述的文字、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)信息，使用儀器的配置信息，流程控制信息等。它是測(cè)試平臺(tái)的最基本的數(shù)據(jù)庫(kù)。