摘 要： 針對ATS工程應(yīng)用中測試任務(wù)開發(fā)難度大、維護成本高的問題，分析軟件測試自動化中的腳本技術(shù)，設(shè)計了一套新的腳本規(guī)范，提出了一種面向應(yīng)用的測試任務(wù)自動生成與運行方法?；谠摲椒?，構(gòu)建了ATS通用開發(fā)平臺的軟件體系結(jié)構(gòu)。分析了其中的層次結(jié)構(gòu)、模塊功能、接口標準，介紹了該方法的具體實現(xiàn)過程。實際應(yīng)用表明，該方法實現(xiàn)了測試系統(tǒng)的任務(wù)重構(gòu)、系統(tǒng)擴展和測試任務(wù)生成與運行的零編程，提高了ATS軟件的開發(fā)效率。
關(guān)鍵詞： ATS； 測試任務(wù)； 零編程； 腳本技術(shù)
目前虛擬儀器ATS（自動測試系統(tǒng)）的研究是國內(nèi)外測試領(lǐng)域的研究熱點，其研究方向主要集中在TPS[1]的可移植性、ATE的互換性和軟件模塊的可重用性上，形成了基于儀器[1]、基于信號[2]、基于組件[1]的三類較為成熟的ATS軟件體系結(jié)構(gòu)，但同時也不難看到測試人員開發(fā)和維護測試系統(tǒng)的難度正不斷增大，這嚴重制約著ATS的推廣應(yīng)用。
傳統(tǒng)的測試任務(wù)生成方法，不僅開發(fā)難度大、維護成本高，而且需要測試人員既要懂得測試原理，也要有扎實的程序設(shè)計基礎(chǔ)。當前國際通用的自動測試語言——ATLAS[3]，作為面向被測單元而與測試儀器無關(guān)的信號描述語言，實現(xiàn)了測試程序與ATE(自動測試設(shè)備)的無關(guān)性，但基于該語言的ATS開發(fā)成本極高，同時也需要開發(fā)人員花大量時間掌握紛繁的ATLAS語言結(jié)構(gòu)。這都與一般工程應(yīng)用實際的要求存在著較大差距。為此通過借鑒軟件測試自動化中的腳本技術(shù)[4]，并結(jié)合虛擬儀器成熟的軟件框架結(jié)構(gòu)，提出面向應(yīng)用的測試任務(wù)自動生成與運行方法，實現(xiàn)從傳統(tǒng)用代碼操作PXI儀器的開發(fā)方式轉(zhuǎn)換為面向應(yīng)用的開發(fā)方式，有效解決在變更測試任務(wù)需求時，傳統(tǒng)自動化測試方法難以快速適應(yīng)的問題。
該方法的核心思想是利用測試人員熟悉儀器操作，為測試人員設(shè)計一個操作和測試程序相對應(yīng)的自動生成、運行平臺,力求實現(xiàn)測試用戶開發(fā)測試系統(tǒng)的零編程 [5]。本文將重點介紹該方法所基于的平臺軟件體系結(jié)構(gòu)以及各功能模塊的功能、組成和接口情況。
1 通用ATS開發(fā)平臺的軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計
結(jié)合現(xiàn)有的ATS軟件體系結(jié)構(gòu)、分層思想，設(shè)計基于該技術(shù)的通用ATS開發(fā)平臺軟件體系結(jié)構(gòu)[6]如圖1所示，其中實線箭頭表示實際存在的調(diào)用關(guān)系，虛線表示存在的間接的調(diào)用關(guān)系。整個故障測試系統(tǒng)分為四層，下層通過組件技術(shù)封裝成動態(tài)鏈接庫的形式供上層調(diào)用，這樣方便系統(tǒng)的維護，模塊化的開發(fā)也將有利于提高開發(fā)效率。各層具體功能如下：
(1) 測試任務(wù)管理層
每一個測試項目都分為若干個測試單元，每個測試單元由多個測試模塊組成，一個測試模塊由多個元器件組成，對測試單元、測試模塊、元器件分別添加測試任務(wù)就能完成不同規(guī)模、不同層次的測試。在管理層就是完成測試項目流程庫的構(gòu)建，是自動測試的前提。
(2) 儀器管理層
該層作為中間層，主要實現(xiàn)向上提供統(tǒng)一的調(diào)用接口，對下層的儀器模塊實現(xiàn)管理。另外，該層還完成腳本的管理、編輯，在該層實現(xiàn)測試任務(wù)腳本的生成。
(3) 儀器模塊層
該層由具體的儀器模塊組成，一個儀器模塊外部由儀器軟面板構(gòu)成，內(nèi)部主要包含針對該儀器的三個功能模塊：直接運行、腳本生成、腳本解釋器。腳本解釋器功能模塊供腳本執(zhí)行層調(diào)用，它是測試任務(wù)管理層實現(xiàn)自動測試的基礎(chǔ)。腳本生成功能模塊主要提供給儀器管理層完成測試任務(wù)腳本的生成。
(4) 腳本執(zhí)行層
該層作為儀器管理層的腳本管理功能的具體實現(xiàn)，供測試任務(wù)管理層在測試任務(wù)執(zhí)行時調(diào)用，主要完成根據(jù)不同的腳本語句第一個標識符(邏輯設(shè)備名或其他腳本控制標識)，將測試任務(wù)的腳本分發(fā)給不同儀器的解釋器解釋執(zhí)行。
四層功能既相互獨立，又相互依存。面向應(yīng)用的測試任務(wù)自動生成與運行方法以整個軟件框架為依托，是整個測試系統(tǒng)的核心思想。
2 腳本規(guī)范設(shè)計
為了保證腳本的統(tǒng)一解釋運行，使得測試運行時具有良好的交互性，通過借鑒成熟的軟件自動測試中的關(guān)鍵字驅(qū)動腳本技術(shù)[3]，并且利用IVI中通用驅(qū)動函數(shù)庫，定義了一套腳本規(guī)范，包括儀器操作腳本集、運行提示腳本集、腳本注釋集、腳本延時運行集、并行腳本。
(1) 儀器操作腳本集中語句語法格式定義為：
DevName,OPERAT,（Para 1，...，Para n）,（RetPara）, RetType;
其中：DevName為邏輯設(shè)備名，例如，“AFA”（音頻分析儀），“DMM”（數(shù)字萬用表）；OPERAT為儀器操作定義，例如，“CONFIG”（配置），“OPEN”（打開），“CLOSE”（關(guān)閉）；Para n為儀器參數(shù)，例如，輸出信號的頻率、幅值，輸入信號的采樣頻率、采樣點數(shù)等，其順序關(guān)系確定后就被固定下來；RetPara為返回參數(shù)，指定該次測試需要返回的測量值；RetType為返回類型，將測量值按照指定的數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)換。
(2) 運行提示腳本集定義如下：
MSG,STRING,這是操作提示,NORET; MSG,END,NORET;
(3) 腳本注釋集：
COMMENT,這是腳本注釋;
(4) 腳本延時運行集：
DELAY,延時值（雙精度數(shù)值）;
(5) 并行腳本集：
SUBSCRIPT_BEGIN,并行腳本標識;
SUBSCRIPT_END,并行腳本標識;
SUBSCRIPT_START,并行腳本標識。
3 儀器模塊設(shè)計
為了儀器管理層更好地管理、維護儀器模塊，利用制定儀器模塊統(tǒng)一的開發(fā)方法和接口標準，具體的開發(fā)步驟如下：
(1) 分析該儀器的功能、參數(shù)、驅(qū)動函數(shù)情況，利用腳本規(guī)范制定該模塊的腳本語句；
(2) 設(shè)計該儀器模塊的軟界面；
(3) 完成該模塊直接運行模式、腳本生成模式和對應(yīng)解釋器功能實現(xiàn)；
(4) 封裝該模塊成動態(tài)鏈接庫，提供統(tǒng)一的三個接口供上層調(diào)用，具體接口如下：
int DevNameInterpreter(char *lineScript, void *PTESTTABLE); //解釋器入口
int LaunchDevNameDevice(void *PTESTTABLE);//儀器面板入口
int EnforceCloseDevNameDevice(void *PTESTTABLE);//強制關(guān)閉儀器入口
其中DevName指定義的邏輯設(shè)備名，例如數(shù)字萬用表定義為DMMInterpreter，*lineScript指傳遞給該解釋器解釋執(zhí)行的腳本指針，*PTESTTABLE指整個系統(tǒng)的配置文件指針，從該文件讀入儀器資源符，返回值的指針等信息。在直接運行模式下，儀器的操作按鈕直接調(diào)用儀器驅(qū)動庫函數(shù)完成相應(yīng)功能。在腳本生成模式下，儀器操作按鈕觸發(fā)腳本生成，腳本生成器將儀器參數(shù)作為操作屬性按照腳本規(guī)范中的定義組成一條有效的操作腳本語句生成給用戶。儀器模塊中的解釋器將有效腳本解釋成儀器驅(qū)動函數(shù)庫中的具體函數(shù)，并調(diào)用具體函數(shù)操作。
以射頻信號源為例，根據(jù)腳本規(guī)范定義其所需的初始化、配置參數(shù)、上變頻、停止腳本語句分別如下：
RFSG,INIT,信號源資源名,上變頻資源名,NORET;
RFSG,CONFIG,調(diào)制模式,載波頻率,調(diào)制頻率,調(diào)制頻偏,NORET;
RFSG,UPCONVERT,載波輸出,輸出功率電平,載波帶寬,NORET;
RFSG,STOP,NORET;
射頻信號源的軟面板儀器操作與腳本之間對應(yīng)的關(guān)系如圖2所示。
4 測試任務(wù)自動生成與運行的實現(xiàn)
測試任務(wù)的自動生成首先建立在被測設(shè)備的全面分析的基礎(chǔ)之上，通過分析理清被測設(shè)備輸入和待測信號的關(guān)系，根據(jù)測試任務(wù)需求，用戶在信號對應(yīng)的儀器模塊的軟件界面上直接操作儀器，比如使用數(shù)字IO配置信號通道，使用射頻信號源發(fā)送射頻信號，使用射頻分析儀進行頻譜分析。在對應(yīng)軟面板操作結(jié)束后，其儀器模塊中的解釋器將完成對操作記錄的轉(zhuǎn)化，生成相應(yīng)的操作腳本。在一系列操作能滿足測試需求后，整個測試過程將被以腳本的形式記錄保存。在需要重現(xiàn)某一測試任務(wù)的測試過程時，儀器操作腳本可以被腳本執(zhí)行層統(tǒng)一調(diào)度后解釋執(zhí)行，通過預(yù)定義的交互接口，調(diào)用程序能方便快捷地得到測試返回結(jié)果。圖3給出該技術(shù)的基本原理。
生成的測試任務(wù)腳本利用測試任務(wù)管理層可以添加到數(shù)據(jù)庫中，通過分析被測設(shè)備的測試要求可以構(gòu)建整個測試項目的不同層次的測試任務(wù)，比如通信設(shè)備的整機測試、板級測試、功能模塊測試、元器件級測試。當執(zhí)行一個故障測試時，測試任務(wù)的自動運行由測試任務(wù)管理層提交測試腳本給腳本執(zhí)行層開始，到腳本執(zhí)行層解釋執(zhí)行完腳本后結(jié)束，測試項目的自動運行流程圖如圖4所示。
面向應(yīng)用的測試任務(wù)自動生成與運行技術(shù)實現(xiàn)了具體測試系統(tǒng)開發(fā)的零編程，用戶在開發(fā)和維護測試系統(tǒng)時，只需要關(guān)心被測設(shè)備的信號關(guān)系、故障診斷等專業(yè)知識，只要會使用儀器就會開發(fā)和維護，這將用戶從底層測試代碼開發(fā)的過程中解放出來，使得用戶可以直接關(guān)注于被測對象，而不必花費太多精力在如何設(shè)計程序上。由于借助于模塊化的標準開發(fā)，用戶自身可以方便地修改某個模塊或者變更某測試任務(wù)而不影響整個系統(tǒng)，大大縮短了開發(fā)和維護的難度。
通過對上述通用ATS開發(fā)平臺功能的擴張，例如增加測試任務(wù)管理層中測試點的電氣特性參數(shù)、實物圖信息，深化腳本的控制、操作等功能，就能實現(xiàn)真正意義上的故障測試通用開發(fā)平臺。利用該方法開發(fā)的多個通信設(shè)備電路板板級和元器件級故障測試系統(tǒng)已交付某單位正式使用，證明了整個技術(shù)的可行性。
參考文獻
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