新型电子测试与诊断系统的设计与应用

新型电子装备自动测试系统设计与应用王格芳1,高晋宇2,国顺1,贾志军1（1. 总装军械技术研究所, 050000; 2.军区雷达修理所, 210028摘要：文章描述了新型电子装备自动测试系统设计要求,包括系统硬件配置和测试软件开发,并介绍了某型电子装备自动测试系统的应用情况。关键词：自动测试系统；硬件配置；软件开发；电子装备Designand Application ofNew Electric Equipment Automatic Test SystemWANG Ge-fang1,WU Guo-qing2,CHEN Guo-shun1,JIA Zhi-jun2 Abstract：In this paper,the design requirement of new electric equipment automatic test system is described,it includes system hardware configure and test software development,and the application of one type electric equipment automatic test system is introduced。 Key words：automatic test system；hardware configure；software development；electric equipment1 引言由于在以往的武器系统研制中,忽视了电子设备自测试支持技术研究和研制初期测试性设计,造成在武器系统使用中存在电子装备测试性差、自测试不能满足使用要求和测试设备的效能差等问题。而且,现有自动测试系统硬件和软件中主要存在以下问题：自动测试系统集成过于费时；使用同样系统进行测试与诊断很难；程序员和电子设备技术员无法沟通好；测试要求改变时,需要花较长时间来调整；测试设备普遍使用非标准软件驱动程序；无法从现有的旧式平台转到新的操作系统平台；不可能改变自动测试系统软件；没有测试过程数据库；无法对同样的测试过程使用新的软件语言；测试过程中包括人机接口软件和实时运行软件。新型标准化、模块化电子装备自动测试系统要求解决目前典型测试系统中存在的主要问题。其设计目标包括：能同时使用新的操作系统和目前的开发工具；能有效缩短自动测试系统集成时间；能使用同样的系统进行性能测试与故障诊断；能使技术员取代程序员编写测试过程；能无需进行软件编辑而直接改变测试过程；能提供功能强大的标准仪器驱动程序；能通过标准总线如GPIB、MXI等把计算机连入测试系统,并允许改变计算机硬件；能提供测试过程数据库,并与人机接口和执行软件相分离；能使用带有现代开发工具的新的计算机软件设计语言；能使用Windows 95和Windows NT操作系统中的通信工具。因此,研制新型电子装备自动测试系统,一定要力求克服现有自动测试系统中所存在的问题,尽量达到新型标准化、模块化自动测试系统的设计目标。从而有效提高电子装备的维修水平,尤其是自动测试水平。2 自动测试系统硬件配置2.1 自动测试系统硬件结构自动测试系统的主要硬件构件可归纳为二类：控制和监视硬件。从性能价格比和系统扩展需要考虑,一般选用个人计算机,因为个人计算机有大量应用软件可供选择；仪器和设备硬件。指用于完成测试系统测量和激励等功能的仪器和设备,可从市场选购或自主研制,并要求遵循测试系统兼容性标准。利用以上硬件构件可以组建具有一定通用性的自动测试系统硬件。图1是自动测试系统硬件典型组成结构。它主要包括主控计算机装测试软件及其外围设备、通用测试总线、信号激励源、测试开关矩阵、信号采集器、测试对象适配器等。图1 自动测试系统硬件典型组成结构2.2硬件配置几个主要概念自动测试系统硬件配置是基于采用ARINC-608A标准、采用VXI即插即用接口、采用MXI总线进行通信和采用双计算机并行运行四个主要概念：采用ARINC-608A标准。ARINC-608A标准的目的是减少电子设备或电子系统的测试费用,它给出了测试系统硬件的连接标准。系统概念中的关键是要求测试软件可移植性和计算机用于测试控制,要使测试软件具有可移植性,测试硬件连接必须相同。ARINC-608A标准中最重要的特征在于自动测试设备采用标准连接器,从而可以连接同样的测试对象适配器到不同的自动测试设备；使用VXI即插即用接口：VXI即插即用标准要求VXI仪器在交付使用时,必须同时提交由仪器生产厂家编写的标准软件,包括仪器软面板、仪器驱动程序和安装程序,从而充分利用仪器能力和大大简化编程任务。VXI即插即用的指导原则是要求仪器最大限度具备：易使用和操作、扩允性和模块化、多平台能力及可维护性；并要求使用标准化系统软件构件,把仪器驱动程序视作仪器的组成部分；使用MXI总线进行通信：VXI-MXI-2模块实际上是通用VXI总线主机箱扩充器件,多系统扩充接口总线MXI总线是一种功能强大高性能通信连接总线,其互连设备使用灵活的圆形电缆。MXI使分离设备间高速通信的电缆通信连接具有现代背板计算机总线能力；使用双计算机并行运行。自动测试系统可进行并行处理,系统中有二台计算机,一台用于系统操作管理,称为主计算机,而另一台用于测试设备的图形表示和激活,称为从计算机。主计算机发送命令到从计算机,并接收需要读取的数据。2.3 硬件配置原则应用实例某型电子装备自动测试系统,主要针对我军通用雷达装备在使用中所存在的测试问题,利用国际先进的自动测试技术,进行测试系统集成和测试软件开发。系统为GPIB与VXI总线混合系统,在主机箱选择上,采用了目前应用最普遍的C尺寸形式,在主控制器的选择上,采用了目前比较流行的外挂式方式。系统硬件由VXI总线卡式仪器设备加GPIB程控分立仪器设备构成,其中程控交直流电源、程控探针定位仪、测试连接适配器等属于自行研制和自主开发的设备,其它硬件选购市场上已商品化的产品实现。系统硬件构件主要包括：主控计算机。采用APRE-4200工控机,装HP 82341D高速IEEE-488接口卡；VXI总线系统。选用HP E8403A C尺寸13槽VXI主机箱和HP E1406A命令模块；VXI测量仪器。HP 1411B数字万用表、HP E1420B通用计数器、HP E1426A数字示波器、HP E1416A功率计等；VXI开关阵列。HP E1460A继电器多路开关、HP E1465A继电器矩阵开关；VXI信号源。HP E1434A任意波形发生器、HP E1441A函数波形发生器；VXI数字模块。HP E1450A160MHz定时模块、HP E1451A和HP E1452A数字I/O模块；GPIB程控仪器。HP E8648A射频信号发生器、HP 8590L频谱分析仪；程控交直流电源；程控探针定位仪；测试连接适配器。3 自动测试系统软件开发3.1 自动测试系统软件结构测试系统的主要软件构件可归纳为二类：操作系统软件：主要选择微软公司的Windows和PC Unix,Windows费用少,且测试系统对用户友好；测试程序语言和开发环境：有VB、VC、Lab View、Lab Windows/CVI和HPVEE等多种选择,但必须是使测试程序易编制、执行和维护；仪器驱动程序和VISA库：VISA是VXI即插即用系统联盟制定的仪器I/O标准,具有与仪器硬件接口无关的特性；通用测试软件平台：通过分析测试系统需求,确定系统软件组成和结构,以及测试与控制数据库结构、管理和图形用户界面等。利用以上软件构件可以组建具有一定通用性的自动测试系统软件。图2是自动测试系统软件典型组成结构。它主要包括计算机操作系统、测试程序语言和开发环境、仪器驱动器及VISA库、通用自动测试程序、测试控制数据库、测试结果数据库、数据库管理程序、图形用户界面等。图2 自动测试系统软件典型组成结构3.2 测试软件基本设计原则自动测试系统软件要求运行于Windows 95和Windows NT操作系统。测试程序编写采用菜单驱动方式,并需要人工键入。测试程序开发时,程序员只需从菜单中选择需要的命令,并键入相关参数。测试软件的主要目标是：要求测试过程数据库化；测试过程必须置于执行程序之外；开发和改变测试程序时无需编辑；使用标准测试设备,驱动程序由仪器制造商提供；采用双处理器独立并行；运行程序文件大小不变,以避免存恶化；人机接口MMI使用Visual C+编写,并与测试过程相分离；采用标准仪器通信总线MXI或GPIB；使用多媒体技术,允许有声介绍示意图和部件清单。此外,在测试软件开发过程中要充分发挥其优势,比如：可以在组建系统硬件之前,就开始进行测试软件开发；可以使用一组程序员同时进行不同目标的开发工作；可以把MMI人机接口开发从测试过程中分离出来；可以仅使用技术员来开发测试过程；可以使用互不相关的程序员在图形化程序设计环境中进行程序开发；可以使用数据库环境进行测试过程开发。3.3 软件设计原则应用实例某型电子装备自动测试系统的测试软件选择Windows95为个人计算机操作系统软件,选购图形化编程环境HPVEE作为测试程序语言和开发环境,并利用VC程序语言环境设计和开发了测试数据库管理程序,从而为系统提供一个通用的测试软件平台,它能根据不同的应用目的和环境,方便地构造出各自不同的测试软件。在测试软件平台确立后,为了满足软件高可靠、易维护、开发周期短等具体要求,以及测试软件要尽量达到通用化、模块化程度高等性能,按照软件工程中的快速原型化开发方法来开发测试系统软件,并提出了一种框架式的结构设计方法。测试系统最主要的功能是采集测试对象的被测参数,以往的测试程序把所有的测试参数信息、仪器程控指令、测试数据采集、测试分析处理、图形用户界面等统统放在程序中,降低了程序的易用性、可靠性和通用性,并使程序的可维护性、可扩允性和可移植性很差。在该系统软件设计中,其测试数据信息与测试流程是分离的,数据信息包括电源和激励源数据库、自动测试诊断数据库和装备综合信息数据库等,由系统软件中编辑开发软件管理数据库,而测试流程的任务就是读取数据中的数据,配置相应的测试仪器设备进行加电激励、通道配置、数据采集和分析判断,并把结果记录到相应的测试诊断数据库中,然后根据需要调用相应的故障诊断程序进行故障隔离。4 结束语在新型电子装备自动测试系统研制过程中,合理地进行了自动测试系统硬件配置,较好地遵循了测试软件设计基本原则,成功地研制了某型电子装备自动测试系统。尤其是在系统硬件组建中引入了模块化概念,最大限度减少时间浪费,加快了自动测试系统集成过程；在测试软件开发中使用了图形化编程工具,并使用标准测试设备软件驱动程序,节约了软件开发时间；在测试对象开发中采用测试过程数据库化,无需改变系统测试执行软件,即可实现测试数据采集与分析。总之,随着新型测试总线技术、虚拟仪器技术和测试网络技术等在自动测试系统中的广泛应用,测试系统的硬件配置和软件开发将是一个复杂的系统工程,需要综合考虑测试系统诸多方面,本文仅供有关人员参考。参考文献：1 王格芳,等.通用雷达装备自动测试系统集成与开发J.电子测量与仪器学报,2000,145：502505.2 于功敬,等.从虚拟仪器到虚拟系统J.计算机自动测量与控制,2001,特刊：4143.3 王格芳,等.用于印制电路板诊断的自动探测技术研究J.系统工程与电子技术,2001,23：9497.4 罗锦,等.一种基于VXI总线的测试平台软件设计J.计算机自动测量与控制,2001,特刊：910.5 曲东才.国外军用测试技术现状及发展趋势J.国外电子测量技术,1999,4：45.6 晓军,等.电路诊断技术的新发展J.系统工程与电子技术,1997,19：7881.7 志伟.电测新技术及其发展J.电测与仪表,1997,34：79.8 HANS J.W.SPOELDER. 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