航天測控VXI通用測試軟件框架結構
航天測控VXI通用測試軟件框架結構
于功敬（北京航天測控技術開發公司，北京 100037）
隨著測試儀器從模擬化到數字化，從單臺儀器到總線插卡式儀器的發展歷程，軟件的發展占據了極其重要的地位。用于軟件的研制與開發費用比例，在整個系統研制費用中成上升的趨勢。怎樣最大程度地降低開發、使用軟件的費用，保證軟件的易用性、通用性、可維護性、可擴充性、可移植性，已成為測試系統設計的最重要的一環。
在傳統的測試系統軟件編制過程中，程序是按照測試任務要求，一步一步排下來的。如果測試點很多，測試參數復雜，測試程序量就非常大，且很難實現結構化、模塊化設計。此外，由于檢測領域的不斷擴大，檢測參數范圍不斷延伸，這一過程反映在程序設計中，就是不斷地隨之修改，整個系統的維護也變得越來越困難。同時，測試對象稍作改變，程序的可用性幾近于零。因此，傳統測試軟件的通用性、可維護性、可移植性很差。
根據測試軟件傳統設計上的不足，本文提出了一種框架式的結構設計方法，并應用在我國某新型導彈的綜合測試系統中，其易用性、通用性、可維護性、可擴充性、可移植性得到極大改善。下面我們就具體闡述設計思路和系統的具體應用情況。
一、總體結構設計思路
系統以某型號導彈作為被測對象，測量任務繁重，全面衡量導彈的技術性能，需要從靜態測試到動態測試，從無源測試到有源測試，從分解測試到整體測試一項一項地逐項測試，要測試測量的參數很多，分析處理的難度也很大。分析其靜態測試參數和動態測試參數，與設計的性能指標進行比較，發現問題，從而確保導彈的質量。綜合考慮系統的體積、電磁干擾，電源以及系統的可靠性、測試速度等一系列問題，我們選擇了VXI總線測控系統的方案。
整個導彈測試系統采用網絡測控模式，主計算機選用VXI內嵌式計算機提高測試速度，完成對VXI儀器模塊的控制和通過網卡控制前臺計算機。前臺計算機選擇高性能微型計算機，驅動RS-422接口、RS-485接口和GPIB接口，完成對導彈的實時通信控制功能。VXI測試儀器模塊有HP E6234A嵌入式計算機、HP E1410A數字多用表、HP E1416A功率計、HP E1458A高速I/O模塊、AMC2300繼電器采樣和控制開關、AMC2620八通道并行A/D變換器和Tek Tvc641A四通道數字存儲示波器。系統硬件結構見圖1。圖1 系統硬件結構
測試系統的軟件平臺采用WINDOWS NT和WINDOWS 95，主測試計算機采用安全性能較高的Windows NT Workstation操作系統，前臺計算機采用Windows 95操作系統，系統開發平臺則采用NI公司的LabWindows CVI。LabWindows CVI將功能強大、使用靈活的C語言開發平臺與用于數據獲得、分析和顯示的測控專業工具函數庫和各種VXI接口資源庫函數有機地結合起來，對于熟悉C語言編程的測試系統人員，LabWindows CVI是系統軟件開發的首選平臺。本系統的測試程序就是采用LabWindows CVI 5.0開發完成的。根據任務要求，系統程序主要有測試、數據管理、模擬顯示、打印、儀器管理、通信控制、系統幫助等功能。
測試系統最主要的功能是把被測對象的被測參數采集回來，以往的測試程序，把所有的測試參數、儀器程控指令、測試結果和分析處理結果統統放在程序中，程序的易用性、可靠性、通用性、可維護性、可擴充性、可移植性很差。為了克服這些缺點，我們嘗試把數據和測試流程分開，數據信息包括測試儀器配置參數和測試結果數據，由關系型數據庫管理系統管理這些數據，而測試流程的任務就是讀取配置數據庫的數據，配置測試儀器，進行相應地數據采集、分析計算，并把結果寫回到測試結果數據庫中。測試系統軟件框架示意件圖2。圖2 測試系統通用軟件框架
在導彈綜合測試系統實際測量過程中，無論是導彈的測試類型，或是設備類型發生改變時，需要測試人員做的僅僅是按照改變的內容修改配置數據庫相應的記錄，勿須修改測試流程。
由于VXI Plug&Play系統聯盟提出的一系列VPP規范，已成為VXI儀器軟件的標準，各儀器生產廠家推出的儀器，提供符合VPP規范的儀器驅動器已成為必然。因此，主測試流程驅動儀器，采用的都是用VISA技術寫成的儀器驅動函數，對底層硬件滿足了即插即用。
另外，ODBC(Open DataBase Connective)技術和SQL(結構查詢語言)，又使不同的數據庫產品之間可以互相兼容，從而使測試應用程序對數據庫的訪問，不隨數據庫的改變而發生變化。
這些技術從根本上保證了通用測試軟件框架的通用性、兼容性和可擴展性。
二、數據庫設計與測試流程
根據實際的測試需求，一次測試可以有若干項測試項目，每一個測試項目又可以劃分若干個測試點，而每一個測試點都有繼電器開關動作和相應的儀器配置操作。根據這樣的關系，確定數據庫的安全原則，構造配置數據庫的配置表。描述一次測試的記錄信息。用一個唯一的測試號標識一次測試，再通過對應關系，找出本次測試所有的測試項目和測試配置字段，在測試流程中，用滿足ODBC的連接，建立程序與數據庫的連接，再用SQL語言找出相應的記錄和字段，配置和驅動儀器，完成測試。
測試數據結果數據庫是在配置數據庫表的基礎上，由測試號和測試點號唯一確定的一種儀器的數據表，記錄了測試結果數據和當前測試時間。整個數據庫的關系如圖3所示。圖3 數據庫
建立好數據庫以后，即可以編制測試主程序了。進入測試功能，首先進入測試配置界面，讀取配置數據庫的數據信息，配置該次測試所需的配置項目，并把相應數據寫入到相應的數據庫表中；然后進入測試執行界面，依據該次測試的開始記錄和結束記錄，依次讀取各個表中中的字段，根據其中的內容完成相應的操作。程序流程見圖4。圖4 程序流程
三、系統優化
以上闡述的只是通用測試軟件框架的初步實現，采用的數據庫管理系統是微軟的Visual FoxPro 6.0。本系統框架可以進一步優化，采用SQL Server數據庫管理系統，滿足多終端多用戶的Client-Server結構，還可以按照面向對象編程方法加以改進等等。
于功敬（北京航天測控技術開發公司，北京 100037）
隨著測試儀器從模擬化到數字化，從單臺儀器到總線插卡式儀器的發展歷程，軟件的發展占據了極其重要的地位。用于軟件的研制與開發費用比例，在整個系統研制費用中成上升的趨勢。怎樣最大程度地降低開發、使用軟件的費用，保證軟件的易用性、通用性、可維護性、可擴充性、可移植性，已成為測試系統設計的最重要的一環。
在傳統的測試系統軟件編制過程中，程序是按照測試任務要求，一步一步排下來的。如果測試點很多，測試參數復雜，測試程序量就非常大，且很難實現結構化、模塊化設計。此外，由于檢測領域的不斷擴大，檢測參數范圍不斷延伸，這一過程反映在程序設計中，就是不斷地隨之修改，整個系統的維護也變得越來越困難。同時，測試對象稍作改變，程序的可用性幾近于零。因此，傳統測試軟件的通用性、可維護性、可移植性很差。
根據測試軟件傳統設計上的不足，本文提出了一種框架式的結構設計方法，并應用在我國某新型導彈的綜合測試系統中，其易用性、通用性、可維護性、可擴充性、可移植性得到極大改善。下面我們就具體闡述設計思路和系統的具體應用情況。
一、總體結構設計思路
系統以某型號導彈作為被測對象，測量任務繁重，全面衡量導彈的技術性能，需要從靜態測試到動態測試，從無源測試到有源測試，從分解測試到整體測試一項一項地逐項測試，要測試測量的參數很多，分析處理的難度也很大。分析其靜態測試參數和動態測試參數，與設計的性能指標進行比較，發現問題，從而確保導彈的質量。綜合考慮系統的體積、電磁干擾，電源以及系統的可靠性、測試速度等一系列問題，我們選擇了VXI總線測控系統的方案。
整個導彈測試系統采用網絡測控模式，主計算機選用VXI內嵌式計算機提高測試速度，完成對VXI儀器模塊的控制和通過網卡控制前臺計算機。前臺計算機選擇高性能微型計算機，驅動RS-422接口、RS-485接口和GPIB接口，完成對導彈的實時通信控制功能。VXI測試儀器模塊有HP E6234A嵌入式計算機、HP E1410A數字多用表、HP E1416A功率計、HP E1458A高速I/O模塊、AMC2300繼電器采樣和控制開關、AMC2620八通道并行A/D變換器和Tek Tvc641A四通道數字存儲示波器。系統硬件結構見圖1。圖1 系統硬件結構
測試系統的軟件平臺采用WINDOWS NT和WINDOWS 95，主測試計算機采用安全性能較高的Windows NT Workstation操作系統，前臺計算機采用Windows 95操作系統，系統開發平臺則采用NI公司的LabWindows CVI。LabWindows CVI將功能強大、使用靈活的C語言開發平臺與用于數據獲得、分析和顯示的測控專業工具函數庫和各種VXI接口資源庫函數有機地結合起來，對于熟悉C語言編程的測試系統人員，LabWindows CVI是系統軟件開發的首選平臺。本系統的測試程序就是采用LabWindows CVI 5.0開發完成的。根據任務要求，系統程序主要有測試、數據管理、模擬顯示、打印、儀器管理、通信控制、系統幫助等功能。
測試系統最主要的功能是把被測對象的被測參數采集回來，以往的測試程序，把所有的測試參數、儀器程控指令、測試結果和分析處理結果統統放在程序中，程序的易用性、可靠性、通用性、可維護性、可擴充性、可移植性很差。為了克服這些缺點，我們嘗試把數據和測試流程分開，數據信息包括測試儀器配置參數和測試結果數據，由關系型數據庫管理系統管理這些數據，而測試流程的任務就是讀取配置數據庫的數據，配置測試儀器，進行相應地數據采集、分析計算，并把結果寫回到測試結果數據庫中。測試系統軟件框架示意件圖2。圖2 測試系統通用軟件框架
在導彈綜合測試系統實際測量過程中，無論是導彈的測試類型，或是設備類型發生改變時，需要測試人員做的僅僅是按照改變的內容修改配置數據庫相應的記錄，勿須修改測試流程。
由于VXI Plug&Play系統聯盟提出的一系列VPP規范，已成為VXI儀器軟件的標準，各儀器生產廠家推出的儀器，提供符合VPP規范的儀器驅動器已成為必然。因此，主測試流程驅動儀器，采用的都是用VISA技術寫成的儀器驅動函數，對底層硬件滿足了即插即用。
另外，ODBC(Open DataBase Connective)技術和SQL(結構查詢語言)，又使不同的數據庫產品之間可以互相兼容，從而使測試應用程序對數據庫的訪問，不隨數據庫的改變而發生變化。
這些技術從根本上保證了通用測試軟件框架的通用性、兼容性和可擴展性。
二、數據庫設計與測試流程
根據實際的測試需求，一次測試可以有若干項測試項目，每一個測試項目又可以劃分若干個測試點，而每一個測試點都有繼電器開關動作和相應的儀器配置操作。根據這樣的關系，確定數據庫的安全原則，構造配置數據庫的配置表。描述一次測試的記錄信息。用一個唯一的測試號標識一次測試，再通過對應關系，找出本次測試所有的測試項目和測試配置字段，在測試流程中，用滿足ODBC的連接，建立程序與數據庫的連接，再用SQL語言找出相應的記錄和字段，配置和驅動儀器，完成測試。
測試數據結果數據庫是在配置數據庫表的基礎上，由測試號和測試點號唯一確定的一種儀器的數據表，記錄了測試結果數據和當前測試時間。整個數據庫的關系如圖3所示。圖3 數據庫
建立好數據庫以后，即可以編制測試主程序了。進入測試功能，首先進入測試配置界面，讀取配置數據庫的數據信息，配置該次測試所需的配置項目，并把相應數據寫入到相應的數據庫表中；然后進入測試執行界面，依據該次測試的開始記錄和結束記錄，依次讀取各個表中中的字段，根據其中的內容完成相應的操作。程序流程見圖4。圖4 程序流程
三、系統優化
以上闡述的只是通用測試軟件框架的初步實現，采用的數據庫管理系統是微軟的Visual FoxPro 6.0。本系統框架可以進一步優化，采用SQL Server數據庫管理系統，滿足多終端多用戶的Client-Server結構，還可以按照面向對象編程方法加以改進等等。
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