机载电子设备通用自动测试系统研究与实现

2.1.1 测试资源优化设计

测试资源的作用是提供自动测试中所需要的各种激励信号，测试被测单元(UUT)的响应信号。将通用硬件平台中的测试资源分为信号检测类资源、激励类资源、电源类资源。信号检测类资源由各种程控测试测量仪器组成，用于采集各种测试信号，如万用表、频率计、示波器、频谱分析仪等。激励类资源为被测单元提供必要的测试激励信号，如函数发生器、微波信号源等。电源系统为被测单元工作提供必要的交／直流电源。测试资源的选型依据来源于系统硬件的需求分析，测试资源的确定也是进行指标与经费权衡的过程。

2．1．2 智能开关系统设计

在UUT测试过程中，往往需要不断改变激励信号的类型和激励点位置，还可能需要在多个UUT输出点提取响应信号，而借助于硬件平台中开关系统的不同组态，利用有限的测试资源，就能够满足UUT测试所需信号完备性要求。开关系统是硬件平台中的信号转接中枢，它的性能直接影响系统的指标和功能。系统采用软件方式实现对开关系统的控制，实现被测单元接口和测试资源间的连接与通道切换，节省测试资源，增强了系统的通用性。

通过开关系统实现通道路由的信号种类包括：模拟信号、功率信号、射频信号、数字信号、开关信号、视频信号等。在通用自动测试系统中，采用多种开关拓扑结构组成的混合开关系统，将具有模块化的各种开关资源灵活配置和级连，通过软件完成各种组态和切换，形成满足不同的测试需求的高效开关系统。开关系统设计原则是按功能进行模块划分和配置，同时与ATS信号接口装置的信号定义相对应，这样将有利于接口的扩展和形成模块化自动测试系统结构。在实际设计中，往往采用多种开关拓扑结构组成的混合开关系统，将具有模块化的各种开关资源灵活配置和级联，形成满足测试需要的高效结构。

2．1．3 集中互连式接口适配器设计

在一般小型测试系统中，由于UUT数量有限，UUT的信号往往采用与测试仪器直接相连的模式。对于通用自动测试系统，为了保证其通用性，必须设计一个信号中枢，集中管理全系统的测试信号的输入和输出。信号转接中枢对外连接采用通用接口配置适配器(ICA)结构形式。所有信号全部汇集到ICA上集中输入和输出。由ICA转接的信号包括交流、直流电源，总线信号、数字逻辑信号、高频和微波信号等，个别高压、大电流或特殊信号可以单独转接。在组建测试系统时，根据测量对象的不同设计不同的接口适配器，通常称之为可更换接口测试适配器(ITA)。ITA和ICA上的插座成对称关系，由于不同的UUT所拥有的信号类型不一样，一个被测单元上不可能拥有全部的ICA信号，相应的ITA插座的组成是不一样的。

为了实现TPS的可移植，接口适配器与测试平台中硬件的接口必需遵循一定的标准或行业通用的接口连接规范。在设计中采用了VPC公司的90系列接口连接器，并制定了详细的工程规范。根据通用系统硬件资源定义小功率低频信号模块、大功率电源模块、同轴连接模块等在连接器中的位置和每一个模块上插钉的信号，并预留了一定可以扩充的模块位置，因此可以覆盖各个测试系统的信号接口类型，满足通用性要求。

2．2 软件平台的设计

在此设计的软件平台是基于通用自动测试系统，与具体的被测单元UUT无关，因此可以在该软件平台的基础上开发各种各样的TPS。通用软件平台采用层次化的体系结构，由测试程序集、软件开发平台及应用程序、仪器驱动程序和I／O接口软件组成，具有良好的开放性，如图2所示。



图2中的实线部分为通用硬件平台，虚线部分表示根据不同需求可以扩展的测试资源和接口，“…”表示可以增加其他类似的测试资源。

2．2．1 仪器驱动程序设计

通用自动测试系统的核心是对系统中可以程控的设备进行控制。这些控制主要是通过计算机硬件接口设备，并编制相应的计算机程序实现。

随着软件工程技术的发展，软件控制技术得到了极大完善，形成了不同层面的仪器控制软件规范，从仪器控制命令集、仪器驱动程序的开发到仪器驱动程序的使用，进行全方位的标准化。总的趋势是软件控制技术越来越独立于具体硬件，软件系统的控制层次越来越明晰，各层之间的调用关系也越来越规范。应用最为广泛的 VPP，VISA和IVI规范。IVI规范是一套新的仪器驱动程序表标准，提升了仪器驱动器的标准化程度，使仪器驱动器从具备基本的互操作性提升到了仪器类的互操作性。通过为各仪器类定义明确的API，测试系统开发人员在编写软件时可以做到在最大限度上与硬件无关，采用IVI技术的TPS能被置于包含不同仪器的多种仪器系统中，并且可以在不更改测试程序源代码和重新编译的情况下，替换系统中的仪器。

从理论上讲，采用IVI技术规范的测试系统对于仪器可互换的支持是最佳的，但是，目前该组织已经制订了5类仪器的规范：示波器／数字化仪(IVI Scope)、数字万用表(IVIDmm)、任意波形发生器／函数发生器(IVI FGen)、开关／多路复用器／矩阵(IVI Switch)及电源(IVI Power)，但对于通用测试系统来讲显然是不够的，需要编制不同的测试仪器的驱动程序。通过研究和实践，较好地解决了其他仪器的驱动程序解决方案，如对于E8257C微波信号源，采用已发布的示波器／数字化仪(IVIScope)和任意波形发生器／函数发生器(IVIFGen)的技术进行组合，将其定义为信源类设备。在Labwindows／CVI开发环境中，使用IVI驱动程序开发向导，创建仪器驱动程序文件。