??? 針對多種UUT的通用ATS軟件設計開發(fā)過程中，UUT和測試資源的種類和數(shù)量將激增，同時TPS也將有多個。為此，要對圖1所示ATS軟件概念模型進行擴展，由二維模形轉變成三維模形，如圖2所示。圖1和圖2的內(nèi)涵是一樣的，只不過在三維概念模型中，存在多個UUT和多個測試資源通過多個TPS實現(xiàn)的多對多映射關系，失去了兩維模型中一對一映射關系的單純性，而這也是當前ATS軟件開發(fā)過程中具體工程應用現(xiàn)狀的客觀體現(xiàn)。

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??? ATS軟件概念模型需要實現(xiàn)兩部分內(nèi)容，分別是測試信息的描述和測試程序" title="測試程序">測試程序的實現(xiàn)。為此，本文把這兩個方面分別用信息模型和系統(tǒng)模型來描述。
2 軟件ATS信息模型
??? 在ATS軟件概念模型中，信息是核心要素，如何來描述和交換信息是ATS軟件實現(xiàn)的關鍵。ATS軟件信息模型是在概念模型的基礎上，主要對其信息要素進行建模，從信息描述和交換的角度深刻挖掘ATS軟件的本質。
??? 本文把數(shù)據(jù)庫理論中的實體-關系圖模型進行了擴展，界定實體-關系圖中的實體不僅僅是物理實體，也可以包括行為實體和數(shù)據(jù)實體，而把它們統(tǒng)一稱為信息實體?；诖?，采用實體-關系圖模型構建的ATS軟件信息模型如圖3所示。

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??? 在ATS信息模型中，主要有三個重要的信息實體：測試、診斷和維修。位于某一測試上下文中的UUT由測試行為來標記其正常測試規(guī)格，而異常行為標記其故障特征，UUT通過測試端口與測試資源通訊，建立物理連接關系；測試實體通過測試資源實現(xiàn)與UUT的物理連接，并運行自身的TPS控制儀器資源來實現(xiàn)觀測UUT某一端口上的測試行為的目的，這一過程得到的測試數(shù)據(jù)作為故障診斷推理和標記UUT異常行為的基礎；診斷實體建立在依據(jù)UUT模型得到的診斷知識之上，它首先根據(jù)診斷任務選擇測試活動并對其進行排序從而生成測試執(zhí)行序列，其次診斷實體參考測試數(shù)據(jù)標記UUT的某一異常行為出現(xiàn)與否，而后通過診斷模型對異常行為的具體位置、故障現(xiàn)狀等情況進行判定，最后通過一系列維修活動糾正UUT的異常行為，從而實現(xiàn)服務于UUT維修保障的最終目的。
??? 為了清楚地描述測試信息，本文提取和定義了ATS軟件信息模型中的信息實體，信息實體包括被測對象UUT、UUT測試、測試儀器" title="測試儀器">測試儀器、測試平臺" title="測試平臺">測試平臺、測試適配器、測試配置、測試數(shù)據(jù)、故障診斷和故障維修等九個，各自的描述范疇和內(nèi)容如下所示：被測對象UUT提供了描述某一特定UUT的能力，包括UUT的標識、接口以及物理、電氣、操作特性等信息，它用來輔助UUT測試描述信息實體生成可執(zhí)行的TPS，并保證該TPS在不同ATS之間移植；UUT測試描述UUT基本信息、測試性能、測試條件、電源需求、測試序列、診斷需求、相關支持設備的連接和操作以及測試程序的自動生成等信息，這些信息是開發(fā)可執(zhí)行TPS的基礎；測試配置描述在具體的測試平臺上測試某一個UUT所必須的硬件、軟件與文檔信息，這些信息指向了其他信息實體；測試適配器描述UUT與測試平臺之間的連接關系，包括應用環(huán)境需求、連接接口、物理/電氣特性等信息，這些信息用于描述適配器的適用環(huán)境，定位UUT和ATE（Automated Test Equipment）之間的信號路徑，便于實現(xiàn)TPS的移植性；測試平臺描述平臺上測試資源的接口、物理/電氣特性、通道、校準以及自檢等信息，其為ATS自檢和校準以及TPS執(zhí)行時的通道轉換和信號路由提供服務；測試儀器主要是對傳統(tǒng)儀器、綜合/虛擬/組合儀器進行靜態(tài)描述，該描述信息為TPS運行時標定儀器和進行資源分配提供服務，描述內(nèi)容包括儀器生產(chǎn)商、序列號、功能、端口、指標等信息；測試結果描述在某一ATE上執(zhí)行TPS進行某一UUT測試時的測試數(shù)據(jù)定義信息，包括UUT描述、測試平臺描述、測試程序TPS、測試值、對測試結果通過與否的判定、操作人員、先前的維修活動以及操作環(huán)境等，測試數(shù)據(jù)信息用于分析、處理、顯示和共享以及后期的故障診斷操作；診斷描述執(zhí)行和分析UUT某一故障所必需的診斷推理信息和過程定義，這些信息用于閉環(huán)故障診斷及其相關操作；維修信息描述在故障診斷結果的基礎上所要進行的維修活動。
??? ATS信息模型通過標記測試環(huán)境中的物理實體（如被測對象UUT、測試儀器等）、行為實體（如測試行為、診斷行為、維修行為等）和數(shù)據(jù)實體（如測試數(shù)據(jù)、診斷知識等）來完整地展現(xiàn)ATS信息實體之間的關系，描述了ATS內(nèi)部的UUT測試需求信息和測試資源功能信息的流動過程，為ATS系統(tǒng)模型的實現(xiàn)提供了信息支持。
??? 有關基于XML語言的信息實體描述方法參見文獻[2]，不再贅述。
3 ATS軟件系統(tǒng)模型
??? ATS軟件系統(tǒng)模型從開發(fā)人員的角度對ATS軟件的TPS設計進行建模，旨在依靠計算機軟件實現(xiàn)自動化的ATS信息交互過程。
為了清楚地描述ATS軟件的層次結構，本文把ATS軟件系統(tǒng)模型建立在ABBET層狀模型^[3]基礎之上，如圖4所示。

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??? ATS系統(tǒng)模型共分成六個層次：產(chǎn)品描述層、測試需求/策略層、測試程序層、資源管理層、儀器控制層和硬件層。采用層狀結構的最大好處是可以體現(xiàn)ATS軟件的整體結構和接口連接關系。ATS軟件系統(tǒng)模型的層次劃分與ABBET標準定義的ATS層狀模型的主要區(qū)別是增加了硬件層，旨在便于把系統(tǒng)模型中需要的測試信息和接口信息與ATS硬件的對應關系體現(xiàn)出來。
??? 在ATS軟件系統(tǒng)模型的接口連接關系上，各層之間分別通過產(chǎn)品描述文檔、測試/診斷需求描述文檔、虛擬資源、儀器驅動器和硬件總線接口實現(xiàn)連接。
3.1 產(chǎn)品描述層和測試需求/策略層
??? 從UUT測試和故障診斷的角度出發(fā)，產(chǎn)品描述層和測試需求/策略層是一致的，目的均是描述UUT的測試/診斷需求，二者的不同之處在于產(chǎn)品描述層在UUT設計階段定義UUT的測試行為，進而形成測試需求文檔傳遞到UUT的測試維修過程中去，而測試需求/策略層是在UUT的維護階段提取UUT的測試/診斷需求并給出測試/維修策略，進而形成測試需求文檔，因此產(chǎn)品描述文檔可以是UUT測試需求文檔的一部分或者就是UUT測試需求文檔本身。
??? 產(chǎn)品描述層和測試需求/策略層的實現(xiàn)對應于ATS信息模型的UUT和UUT測試需求兩個信息實體，采用XML語言進行描述，詳細實現(xiàn)過程參見文獻[2]。
3.2 測試程序層
??? 在測試程序層中，TPS把UUT測試/診斷需求轉化為計算機可編譯執(zhí)行的軟件代碼，因此從深層次來講，TPS是對UUT測試/診斷需求的另一種表達方式，而這種方式可被COTS編譯器所理解和編譯運行，進而實現(xiàn)測試任務，得到測試數(shù)據(jù)，實現(xiàn)UUT的故障診斷和維修。
??? 測試程序的具體實現(xiàn)方法是多種多樣的，如基于ATLAS語言的實現(xiàn)方式、基于XSLT轉換語言的XML實現(xiàn)方法[5]和基于COTS語言的實現(xiàn)方法等。在這幾種實現(xiàn)方法中，ATLAS語言已經(jīng)過時且編譯器（如PAWS等）價格昂貴；基于XSLT轉換語言的XML方式缺乏規(guī)范的實現(xiàn)步驟且具體工程操作過程中工作量巨大，設計復用性差；而以COTS語言為工具，基于組件的ATS軟件設計實現(xiàn)方法是作者的最終選擇，詳細實現(xiàn)過程參見文獻[2]。
3.3資源管理層
??? 資源管理層是ATS軟件系統(tǒng)的重要組成部分，它實現(xiàn)了承載UUT測試需求的TPS和測試資源功能之間的對接，在儀器驅動器的支持下，為ATS軟件系統(tǒng)的儀器互換性、軟件移植性和系統(tǒng)互操作性問題提供了解決方案。
??? 在資源管理層中分別用測試儀器模型、測試平臺模型、測試適配器模型和測試配置模型規(guī)范了測試資源功能、測試平臺通道連接關系、測試適配器信號變換和通道轉接關系以及UUT測試配置等信息實體的描述內(nèi)容，它們是測試資源管理的基礎。在這四個模型中，前三個作為ATS中測試資源能力描述的組成部分，對ATS的測試功能進行描述，第四個提供UUT測試的系統(tǒng)配置信息。四個模型的實例化文檔共同為RTS提供信息支持，分別由ATS信息模型給出的測試儀器Schema、測試平臺Schema、測試適配器Schema和測試配置Schema進行定義，信息描述方法同樣采用XML格式。
??? 在測試資源管理信息的配合下，RTS將把TPS中標記的虛擬資源需求映射到真實的物理資源控制上來，這種映射關系是通過虛擬資源描述和物理資源能力描述中的信號索引來完成的^[1]。關于面向信號的測試資源能力映射方法參見文獻[2]。
??? 測試資源的能力是通過面向信號的儀器驅動器表現(xiàn)出來的，資源和通道映射成功后RTS將調(diào)用測試儀器和開關系統(tǒng)的驅動程序完成對物理儀器的功能調(diào)用。
3.4 儀器控制層
??? 儀器控制層完成測試儀器和開關通道的控制，面向信號的儀器驅動器設計在封裝內(nèi)部實現(xiàn)時可以調(diào)用的具體儀器驅動器類型有VPP、IVI、IVI-MSS等，而具體的物理控制指令可以是VISA、SCPI、488.2中的一種或幾種混合起來。
??? VISA規(guī)范屏蔽了測試儀器的物理接口，儀器接口可以是VXI、PXI、GPIB、PCI、LXI等類型中的任意一種。對于不同接口的測試儀器的相似功能，VISA均通過相同的控制代碼來實現(xiàn)。
4 模型之間的關系
??? 對于ATS而言，概念模型是ATS軟件模型的精髓所在，它是ATS軟件的靈魂，是信息模型和系統(tǒng)模型的出發(fā)點和立足點。信息模型解決ATS軟件概念模型的信息描述和交換問題，是ATS軟件系統(tǒng)模型需要解決的具體任務，它捕獲ATS軟件系統(tǒng)的信息需求，把整個ATS分成九個信息實體，劃分了各信息實體之間的接口關系和每個信息實體具體的描述范疇，這些信息實體作為TPS運行時系統(tǒng)的信息來源，方便了UUT測試需求信息和測試資源能力信息在ATS系統(tǒng)模型內(nèi)傳遞，約束了系統(tǒng)模型的行為。系統(tǒng)模型在RTS的支持下具體實現(xiàn)ATS的信息交互過程，它從ATS信息模型中獲取相關測試信息，是ATS信息交互過程的具體實現(xiàn)，ATS系統(tǒng)模型把測試軟件分成五個層次，各層次之間均由標準化接口來實現(xiàn)信息的傳遞和過程的調(diào)用。
??? ATS信息模型主要從用戶的角度對UUT的測試需求和實現(xiàn)過程建模，它描述ATS軟件的信息實體及其相互之間的關系，是不可執(zhí)行的，信息交互過程需要依靠系統(tǒng)模型來實現(xiàn)；而系統(tǒng)模型從設計實現(xiàn)TPS的角度對ATS軟件進行建模，它把UUT的測試需求信息和ATS測試資源能力信息轉化成ATS軟件實體，是可執(zhí)行的，而具體的信息需求要靠信息模型來提供。因此，從ATS軟件實現(xiàn)的角度來講，信息模型和系統(tǒng)模型之間的關系是對立統(tǒng)一的，整個ATS軟件開發(fā)過程需要把二者集成在一起。
??? 本文建立了ATS軟件的概念模型、信息模型和系統(tǒng)模型，闡述了三種模型之間的關系，解決了當前由于ATS的規(guī)模和復雜度急劇增加帶來的ATS軟件系統(tǒng)集成和描述問題，對具體的ATS軟件工程設計和實現(xiàn)過程具有廣泛的指導作用。
參考文獻
[1] IEEE Std 1641-2004. IEEE Standard for Signal and Test Definition. 2004.
[2] ?劉金寧. 自動測試系統(tǒng)軟件模型與關鍵實現(xiàn)技術研究[D].軍械工程學院博士學位論文， 2007.
[3] ?IEEE Std 1226-1998. IEEE Trial Use Standard for A Broad Based Environment for Test（ABBET）Overview and Architecture[J]. 1998.
[4] ?SHEPPARD J W, SIMPSON W R. A systems view of test ?standardization[C]. In AUTOTESTCON, 1996.
[5] ?O’DONNELL S J, RICHARDSON P. Implementing ATML into an existing software architecture[C]. IEEE Proceedings of AUTOTESTCON 2004：209-216.