基于信號(hào)接口的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

//給定信號(hào)的角色、類型和參數(shù)，并產(chǎn)生信號(hào)

IVI信號(hào)組件控制一臺(tái)或多臺(tái)儀器產(chǎn)生客戶需要的信號(hào)，完成客戶的測(cè)試需求。它對(duì)儀器的控制是通過(guò)VISA、IVI驅(qū)動(dòng)器、SCPI命令等實(shí)現(xiàn)的。程序執(zhí)行過(guò)程中，IVI信號(hào)組件需要的服務(wù)由IVI共用組件（如IVI Factory、IVI Configuration Store、IVI Event Server）提供。

測(cè)試資源信息是一個(gè)數(shù)據(jù)模塊，用來(lái)存儲(chǔ)IVI信號(hào)組件的測(cè)試/激勵(lì)能力和配置信息，為用戶選擇儀器、設(shè)計(jì)測(cè)試方案提供參考；同時(shí)提供程序訪問(wèn)功能，實(shí)現(xiàn)測(cè)試資源的自動(dòng)分配和信號(hào)路徑的切換。它提供的IVI信號(hào)組件信息包括：

（1）組件支持的信號(hào)種類；

（2）每類信號(hào)需要的參數(shù)；

（3）每類信號(hào)的量程、精確定指標(biāo)；

（4）IVI信號(hào)組件接口和儀器接口的連接關(guān)系等。

2.2 IVI-Signal Interface的信號(hào)類型標(biāo)準(zhǔn)

為了提高IVI信號(hào)組件的重用性和可移植性，組件開(kāi)發(fā)者和使用者都迫切要求使用標(biāo)準(zhǔn)的接口信號(hào)信息，如信號(hào)類型、參數(shù)、物理意義等，因此信號(hào)類型的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題亟待解決。IVI基金會(huì)沒(méi)有嚴(yán)格定義接口信號(hào)類型標(biāo)準(zhǔn)，這需要由面向儀器控制的用戶或其它組織來(lái)完成。在ATLAS測(cè)試語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)中，用SMML定義了信號(hào)類型，筆者認(rèn)為可以沿用這一定義。

2.3 儀器互換問(wèn)題

更換儀器后，驅(qū)動(dòng)器不再是困擾系統(tǒng)更新的難題，因?yàn)闇y(cè)試資源信息明確地描述了IVI信號(hào)組件的功能，標(biāo)準(zhǔn)的接口語(yǔ)義聲明也明確地描述了組件的接口實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)這些描述進(jìn)行新儀器的IVI信號(hào)組件開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)同樣的功能。

IVI信號(hào)組件提供了訪問(wèn)綜合性儀器（Synthetic Instrument,即具備兩類或多類儀器功能的儀器或儀器集合）的功能。在滿足測(cè)試需求前提下，一個(gè)信號(hào)組件可以包含硬件儀器的部分或全部功能。這一切為儀器互換提供了廣闊的空間，不但可以實(shí)現(xiàn)同類儀器、異類儀器的互換，還可以實(shí)現(xiàn)綜合性儀器的互換。

3 基于信號(hào)接口的通用ATS軟件設(shè)計(jì)

由以上分析可知，ATLAS 2K和IVI-Signal Interface有很多相似和互補(bǔ)的功能。比如，在一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中，ATLAS 2K面向UUT，實(shí)現(xiàn)代碼移植和重用，而IVI-Signal Interface面向測(cè)試資源，實(shí)現(xiàn)了儀器互換；IVI-Signal Interface模型給ATLAS 2K代碼提供了執(zhí)行機(jī)制，而其也可沿用ATLAS 2K用SMML語(yǔ)言對(duì)信號(hào)類型定義的方法；二者均基于COM技術(shù)，提供了標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接口等。因此，通過(guò)信號(hào)接口集成二者，可實(shí)現(xiàn)通用ATS軟件設(shè)計(jì)。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于信號(hào)接口的通用ATS軟件結(jié)構(gòu)框架如圖4所示。

儀器信息模塊是一個(gè)文件，它記錄系統(tǒng)中所有儀器的測(cè)試功能信息，由IVI-Signal Interface模型提供。矩陣開(kāi)關(guān)信息模塊和適與器信息模塊與儀器信息模塊類似，前者記錄了矩陣開(kāi)關(guān)模塊的連接信息；后者記錄了適配器在UUT和矩陣開(kāi)關(guān)之間的轉(zhuǎn)換信息。

ATLAS 2K TPS根據(jù)自己對(duì)UUT的測(cè)試需求的描述，從Run-Time System請(qǐng)求相應(yīng)的信號(hào)對(duì)象。若ATS的測(cè)試能力允許，Run-Time System開(kāi)始查詢從UUT到儀器端口的連接信息，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。這一切完成后，Run-Time System開(kāi)始例化IVI-Signal Interface信號(hào)組件和ATLAS 2K信號(hào)組件，執(zhí)行測(cè)試操作。

IVI-Sinal Interface組件和矩陣開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)VISA、IVI-C、SCPI命令等控制底層儀器，在TPS執(zhí)行期間，Run-Time System應(yīng)自動(dòng)完成測(cè)試資源的分配和信號(hào)路徑的切換。

綜上，基于信號(hào)接口的ATS軟件設(shè)計(jì)可描述為：通過(guò)ATLAS 2K語(yǔ)言，將UUT的測(cè)試需求標(biāo)定為對(duì)激勵(lì)/測(cè)量信號(hào)的需求，這個(gè)虛擬資源需求通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器接口內(nèi)部服務(wù)機(jī)制的解釋和定位轉(zhuǎn)換成真資源，再驅(qū)動(dòng)儀器完成測(cè)試任務(wù)。

3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

圖5給出了基于信號(hào)接口開(kāi)發(fā)ATS軟件的全過(guò)程。

ATLAS 2K TPS和IVI-Signal Interface組件由COTS產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，如VB、VC++等。IVI-Signal Interface組件由系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)者給出，由系統(tǒng)集成者使用。

使用Windows寫字板記錄測(cè)試資源信息，如設(shè)備信號(hào)、適配器信息等，并隨同IVI信號(hào)組件一同發(fā)布。

IVI-Signal Interace標(biāo)準(zhǔn)和ATLAS 2K模型在功能上是互補(bǔ)的，二者的結(jié)合給通用ATS軟件設(shè)計(jì)提供了解決方案，工程應(yīng)用前景非常廣闊。另外，二者均基于COM技術(shù)，不依賴于特定的開(kāi)發(fā)工具，方便了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了費(fèi)用。同時(shí)，這一設(shè)計(jì)思想還可以有效地結(jié)合當(dāng)前正在發(fā)展著的VXI、PXI、IVI-COM、VISA-COM等技術(shù)，為最終實(shí)現(xiàn)儀器互換和軟件移植打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，由于ATS設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，有關(guān)細(xì)節(jié)仍需進(jìn)一步論證，如資源自動(dòng)分配的優(yōu)化問(wèn)題、信號(hào)路徑切換的選擇問(wèn)題等。