（通信与信息系统专业论文）tdscdma终端综合测试仪自动测试模式的设计与实现.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 t d s c d m a 终端综合测试仪是一种对t d s c d m a 终端设备进行全面测试 的仪器，它有三种测试模式：手动测试模式、自动测试模式和编程测试模式。 自动测试模式是为了提高生产线上整机的测试效率而开发的。 本文是在自动测试模式开发的基础上完成的，详细阐述了自动测试模式的 设计与实现的过程。自动测试模式由测试配置管理程序和测试执行管理程序两 部分组成。测试配置管理程序主要任务是响应用户的操作，接收用户对测试方 案的定制，并保存定制好的测试方案以便再次调用，启动终止测试的执行，监 控测试执行的过程，管理测试报告；测试执行管理程序主要任务是执行测试， 并生成测试报告。 本文的结构如下： 第1 章简要介绍了t d s c d m a 系统采用的关键技术和性能特征，以及本论 文的主要工作内容和章节安排。 第2 章介绍了t d 综测仪的整体层次结构，包括硬件架构和软件架构，重点 分析了软件架构中的自动测试模式的开发背景、理论基础和程序结构。 第3 章结合t d s c d m a 终端测试协议分析了自动测试模式中测试项目确定 的依据，整理出了各个测试项目对应测试环境的关键参数，根据这些参数，确 定了自动测试模式中所有测试项且的分组情况。 第4 章分两个部分详细阐述了测试配置管理程序的设计和实现。第一部分 结合自动测试模式程序的主要界面阐述了其具有的功能，第二部分阐述了主要 功能模块和程序结构的设计与实现过程。 第5 章详细阐述了测试执行管理程序( 测试序列) 的设计和实现，分析了 自动测试的详细执行流程，对其中关键子流程的设计与实现进行了详细分析。 第6 章论文回顾了整个自动测试模式的开发过程，总结了系统的不足之处， 并且提出了系统有待进一步改进和完善的地方。 关键宇：t d s c d m a ；终端；自动测试；配置管理；测试序列 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t t d s c d m aw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e s ts e ti s 柚i n s t n m a e n tt h a tt e s t s t e r m i n a le q u i p m e n tf u l l yb a s e do nt d s c d m ac o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d , a n di th a s t h r e et e s tm o d e s ：m a n u a lt e s tm o d e ，a u t ot e s tm o d e ，a n dp r o g r a m m a b l et e s tm o d e a u t ot e s tm o d ei sd e s i g n e df o r i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo f u e t e s to np r o d u c tl i n e t h j sp a p e rw a sc o m p l e t e do nt h eb a s eo ft h ed e v e l o p m e n to fa u t ot e s tm o d e a n di ti n t r o d u c e dt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no fa u t ot e s tm o d e a u t ot e s tm o d e c o n s i s t so ft h ep r o g r a mo ft e s tc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ta n dt h ep r o g r a mo ft e s t e x e c u t i o nm a n a g e m e n t 1 1 l et a s ko ft e s tc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ti st or e s p o n d t h ea c t i o n so f t h eu 溉t or e c e i v et h ec u s t o m i z a t i o no f t h et e s tp r e c e p tb yt h eu s c fa n d s a v ei to nt h et e s ts e t ，t oe x e c u t e a b o r tt e s t , t om o n i t o rt h ep r o g r e s so f t h ew h o l et e s t ， a n dt om a n a g et e s tr e p o r t ；t h et a s ko ft e s te x e c u t i o nm a n a g e m e n ti st oe x e c u t et e s t s e q u e n c e ，a n dt og e n e r a t et e s tr e p o r t 1 r i l es t r u c t u r eo f t h i sp a p e ri sa sf o l l o w s ： c h a p t e ro n ei n t r o d u c e d t h ec o r et e c h n o l o g i e sa n dt h ec h a r a c t e r so ft h e t d - s c d m as y s t e mb r i e f l ya n dt h em a i n l yc o n t e n to ft h i sp a p e r , t h e nr e c o m m e n d e d e v e r yc h a p t e r a r r a n g eo f t h i sp a p e r c h a p t e rt w oi n t r o d u c e dt h ew h o l ea r c h i t e c t u r eo ft h et d s c d m aw i r e l e s st e s t s e ti n c l u d i n gt h es t r u c t i l r e so fh a r d w a r ea n ds o f t w a r e s e c o n d l y , a n a l y z e dt h e r e s e a r c hb a c k g r o u n d , t h et h e o r ya n dt h es t r u c t l l r e so fa u t ot e s tm o d e , w h i c hi so n e p a r to f t h es o f t w a r e c h a p t e rt h r e e ，w i t ht h ep r o t o c o lo ft h et d - s c d m a t e r m i n a lt e s t , a n a l y z e dt h e b a s i so ft h ep a r t i t i o no ft e s ti t e m s s e c o n d l y , l i s t e dt h ep i v o t a lp a r a m e t e r so ft h et e s t e n v i r o n m e n t so fa l lt e s ti t e m s ，a n da c c o r d i n gt ot h e s ep a r a m e t e r s ，i n t r o d u c e dt h e g r o u p so f a l lt e s ti t e m so f a u t ot e s tm o d e c h a p t e rf o u rd i v i d e di n t ot w op a r t st oi n t r o d u c et h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no f t e s tc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t f i r s tp a r ti n t r o d u c e dt h ef u n c t i o n so fa u t ot e s t 武汉理工大学硕士学位论文 m o d eb yt h ei n t e r f a c eo ft e s tc o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ；s e c o n dp a r ti n t r o d u c e dt h e d e s i g na n dr e a l i z a t i o no ft h em o d u l e so ft h ef u n c t i o n sa n dt h es t r u c t u r e so ft h e p r o g r a m c h a p t e rf i v ei n t r o d u c e dt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no ft e s te x e c u t i o n m a n a g e m e n t ( t e s ts e q u e n c e ) s e c o n d l y , a n a l y z e dt h ep a r t i c u l a rf l o wo ft h ea u t ot e s t e x e c u t i o n , a n di n t r o d u c e dt h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no f t h ep i v o t a lf l o w c h a p t e rs i xr e v i e w e dt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so fa u t ot e s tm o d e ，s u m m a r i z e d t h es y s t e m a t i cw e a kp o i n t , a n dp u tf o r w a r dt h ea d v i c eo ni m p r o v i n ga n dp e r f e c t i n g t h es y s t e m k e y w o r d ：t d - s c d m a ；t e r m i n a l ；a u t ot e s t ；c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ；t e s t s e q u e n c e i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：瑚e 1 期：压堕z 壁 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权 保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：盘 导师签名： 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 第三代移动通信系统 国际电联( i t u ) 1 9 9 6 年正式将第三代移动通信系统命名为i m t - 2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a lm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o i l s2 0 0 0 ) 。第三代移动通信系统的目标 是：世界范围内设计上的高度一致性；与固定网络各种业务的相互兼容；高服 务质量；全球范围内使用的小终端；具有全球漫游能力；支持多媒体功能及广 泛业务的终端。为了实现上述目标，对第三代无线传输技术( r 1 广r ) 提出了支持 高速多媒体业务( 高速移动环境：1 4 4 k b p s ，室外步行环境：3 8 4 k b p s ，室内环 境：2 m b p s ) 、比现有系统有更高的频谱效率等基本要求。 1 9 9 9 年在芬兰赫尔辛基召开的i t u t g 8 1 第1 8 次会议最终通过了i m t - 2 0 0 0 无线接口技术规范建议( i m t r s p c ) 。最终确立了i m t - 2 0 0 0 所包含的无线接口 技术标准，将无线接口的标准明确为以下5 个标准： c d m a 技术：i m t - 2 0 0 0c d m ad s 对应w c d m a t l l i m t - 2 0 0 0c d m am c 对应c d m a 2 0 0 0 1 2 1 i m t - 2 0 0 0c d m at d d 对应t d s c d m a 和u 1 r i 认1 i ) d t d m a 技术：i m b 2 0 0 0t d m as c 对应u w c 1 3 6 i m t - 2 0 0 0f d m a 厂r d m a 对应d e c t 上述5 个名称，i t u 又迸一步简化为i m t - d s 、i m t - m c 、i m t - t d 、i m t - s c 和蹦t f t 。下面对三个c d m a 技术做简要说明。 ( 1 ) i m t - 2 0 0 0c d m ad s ( i m l d s ) 是3 g p p 的、k d m a 技术与3 g p p 2 的c d m a 2 0 0 0 技术的直接扩频部分( d s ) 融合后的技术，仍称为w c d m a 。它 继承了第二代移动通信体制g s m 标准化程度高和开放性好的特点，标准化进展 顺利，网络运营商可以通过在g s m 网络上引入g p r s 网络设备和新业务，培育 数据业务消费群体，逐步过渡到第三代。 ( 2 ) i m t - 2 0 0 0c d m am c ( i m t m c ) ，即c d 】姒2 0 0 0 。在融合后，只含多 载波方式，即i x 、3 x 、6 x 、9 x 等。其继承了i s 9 5 窄带c d m a 系统的技术特 武汉理工大学硕士学位论文 点，网络运营商可以在窄带c d m a 网络中，通过更换或增加部分网络设备过渡 到第三代。 ( 3 ) i m t 2 0 0 0c d m at d d ( i m t 1 d ) 目前实际上包括了低码片速率 t d s c d m a 和高码片速率u t r at d d ( t d c d m a ) 两个技术。目前两个技术 的物理层完全分开，分别采用中国c w t s 和3 g p p 的两套技术规范，层2 和层3 基本相同。2 0 0 1 年，t d s c d m a 标准被正式写入3 g p pr e l e a s e4 。 中国的第三代移动通信系统 3 h 5 1 采用t d m a 和s c d m a 作为系统接入的框 架结构。由于采用了同步码分多址技术、智能天线技术、软件无线电技术，系 统以更高的频谱利用率满足了i t u 对第三代移动通信的各种要求，并在部署和 业务的灵活性方面具有无可比拟的优越性。理论和实践都证实，采用t d s c d m a 技术的中国第三代移动通信系统是一套行之有效的下一代移动通信解决方案。 1 2 1t d - s c d m a 系统的无线传输技术 t d s c d m a 标准建议所采用的空中接口技术是最为先进的传输技术之一， t d d 类的标准建议融合了各种各样的先进技术，这避免了与f d d c d m a 技术 领域诸多专利的纠纷，这些先进技术主要有： ( 1 ) r f 信道。t d s c d m a 系统将工作于丌u 划定的频段内，每一载波带 宽为1 6 m h z ，扩频后的码片速率大约为1 3 5 4 2 m c h i p s ，预留2 0 0 k h z 作为频率 合成器的步长。 ( 2 ) 系统的码道。每一个射频码道包括1 0 个时隙，去除保护时隙后，每 一时隙平均长度为4 7 8 u s ，每一个时隙又包含1 6 个w a l s h 区分的码道，这些时 隙和码道通过使用直接扩谱技术来共享同一射频信道。 ( 3 ) 同步码分多址技术( s c d m a ) 。它是t d s c d m a 系统最为重要的特 点，它意味着代表所有用户的伪随机码在到达基站时是同步的，由于伪随机码 之间是同步正交的，因而这一系统可以有效地消除码间干扰，在系统容量方面 将带来极大的好处。 ( 4 ) 智能天线技术。智能天线系统可以给出多个波束赋形，每一个波瓣对 武汉理工大学硕士学位论文 应于一个手机用户，波束也可以动态地追踪用户。在接收方面，它可以实现空 间选择接收，不但能增加接收灵敏度，而且还能将来自不同位置的手机的共码 道干扰降至最小以增加容量。它还可以在消除干扰的同时增大了系统的容量， 并且也降低了基站的发射功率要求，即便是有某个天线单元损坏，也不影响系 统的工作。 ( 5 ) 接力切换技术。其主要原理是基于同步码分多址技术和智能天线的结 合。它可以利用天线阵列和同步码分多址技术中码片周期的精巧测定，得出用 户的大体位置，还可以对整个基站网络的容量进行动态地优化分配，也可以实 现不同系统之间的切换。 ( 6 ) 软件无线电技术。其主要优势在于：通过软件的方式灵活地完成硬件 的功能；在重复性和精确性方面有独特的优势；不会老化也不对环境过分敏感； 以简单的硬件成本实现复杂的硬件功能；随着d s p 技术的不断发展，成本进一 步下降而性能则不断增强。 1 2 2t d - s c d m a 系统的性髭和特征 t d s c d m a 系统具有的性能和特征主要有： ( 1 ) 频谱利用率 频谱利用率是第三代移动通信一个主要要求。t d s c d m a 技术通过扩频码 之间的正交性并结合智能天线技术，提供的容量将是其他第三代标准的4 倍。 由于采用了码分多址技术，系统的部署不需要频率规划。另外，t d s c d m a 系 统是工作于t d d 方式的，它不需要像其他基于f d d 的第三代移动通信系统那 样需要成对的频率源，因而在频率的利用方面更具有灵活性。 ( 2 ) 多媒体业务的提供 t d s c d m a 系统将提供从基本的语音通信业务到数字业务和分组视频业 务。虽然所有的用户共享同一频率资源，但是由于结合了智能天线，可以根据 业务的质量级别和要求动态地分配功率给用户，并且能保证干扰不超出上限， 因而在提供业务的种类和质量方面具有无可比拟的优越性。 ( 3 ) 兼容性 第三代移动通信系统必须考虑到兼容第二代移动通信系统，在兼容的基础 上逐步实现由第二代到第三代的过渡。t d s c d m a 系统通过多时隙组合，以 g s m 超长帧的方式实现对g s m 基站信号的同步搜寻，另外在手机的辅助下， 武汉理工大学硕士学位论文 第三代移动通信系统的基站通过精确的接力切换技术，实现由第三代系统到第 二代移动通信系统的切换。 1 3 本文的主要工作和内容安排 本文的主要工作是在t d s c d m a 终端综合测仪上设计并实现了自动测试模 式，工作内容可分为三个方面： ( 1 ) 参考目前t d 综测仪手动测试模式和到终端设备制造商那里进行的需 求调研，提出了自动测试模式的实现方案，决定将自动测试模式分为测试配置 管理和测试执行管理两部分，并分别采用两种开发平台进行实现； ( 2 ) 设计并实现测试配置管理程序，主要提出并实现了如下的设计思想： 根据自动测试模式的实现方案，并参考手动测试模式，设计测试配置管 理程序的界面，包括按功能划分界面、每个界面上按钮的设计、界面之间的切 换等； 允许用户自定义三套测试方案。每套测试方案中包括测试步骤和测试项 目的打开关闭，以及测试报告名称和内容的格式，三套测试测方案以文件的形 式保存在t d 综测仪中，用户可以反复调用和修改； 引入了回调函数结合队列的结构，实现了在测试配置管理程序中接收测 试状态信息( 由测试序列的发出) 的功能，使得用户可以实时监控测试执行管 理程序( 测试序列) 的测试进度以及测试结果； 利用a c t i v e x 控件实现了测试序列的启动和终止，以及测试报告( w e b 页) 的显示和打印； 很多测试仪器生成的测试报告仅仅是简单的p a s s e d f a i l e d ，但自动测试 模式中的测试报告不仅显示p a s s e l c d ，还可以显示所有测试项目的测试细节 ( 波形图和表格) 。 ( 3 ) 设计并实现测试执行管理程序，主要提出并实现了如下的设计思想： 自动测试模式对于测试时间的要求很高，为了缩短测试时间，提出了测 试项目的并行执行，将具有相似测试环境和数据采集的测试项目合并为一组， 同组的测试项目并行执行，从而提高了测试效率； 根据各组测试项目的测试环境，设计、编写了测试环境设置程序，完成 4 武汉理工大学硕士学位论文 对系统模拟器和射频模块的参数进行设置； 设计、编写了详细的测试流程，即测试序列，其中包括六个测试步骤和 十六个测试项目的调用，以及六个测试步骤的实现程序； 利用回调函数结合队列的结构，实现了在测试序列中发送测试状态信息 ( 由测试配置管理程序接收) 的功能，测试配置管理程序中的接收功能和测试 序列中的发送功能共同实现了对测试状态的实时监控。 论文分为六章详细阐述了自动测试模式的实现过程，内容安排如下： 第2 章分别介绍了t d 综测仪的整体层次结构、硬件架构和软件架构，简 要介绍了软件架构中的手动和编程测试模式，重点分析了自动测试模式的理论 基础、具有的特点，及其功能构成。 第3 章简要介绍了t d s c d m a 终端测试协议中各项测试的测试目的、测 试要求和测试环境，结合协议分析了测试项目确定的依据，整理出了各个测试 项目对应测试环境的各项关键参数，根据这些参数，确定了自动测试模式中所 有测试项目的具体分组情况。 第4 章分两个部分详细阐述了测试配置管理程序的设计和实现。第一部分 结合程序的界面分析了自动测试模式具有的功能，第二部分阐述了主要功能模 块和程序结构的设计与实现过程，其中包括与配置文件有关的功能模块、与测 试报告有关的功能模块、与测试结果有关的功能模块、启动，终止测试序列功能 模块、测试序列回调功能模块、事件驱动结构、队列和g p i b 指令集。 第5 章详细阐述了测试执行管理程序( 测试序列) 的设计和实现，分析了 自动测试的详细执行流程，对其中关键子流程的设计与实现进行了详细分析， 包括测试报告样式的自定义、报头和报尾的修改，六个测试步骤的实现过程， 默认测试环境和各个测试项目测试环境的设置，以及测试项目的调用。 第6 章论文回顾了整个自动测试模式的开发过程和取得的成果，总结了系 统的不足之处，并且提出了有待迸一步改进和完善的地方。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章t d - s c d i i 终端综合测试仪 t d s c d m a 终端综合测试仪( 如图2 1 ，以下简称t d 综测仪) 主要用于 t d s c d m a 终端的研发、生产和维修过程中的性能指标测试。 图2 1t d 综测仪产品实物图 2 1t d 综测仪整体架构 t d 综测仪的整体层次结构如图2 2 所示。 应用程序( 手动、自动，编程) 捶 仪器驱动程序 软件接口库 设备驱动程序 软件w i n d o w s 操作系统 硬件 茎矧篁吲鳖 图2 2 t d 综测仪整体架构 2 1 1t d 综测仪硬件架构 t d 综测仪底层的硬件主要由p x i 机箱、主控机、t d s c d m a 系统模拟器、 6 武汉理工大学硕士学位论文 射频信号发生器、射频接收机、数字化仪、双工器等部分构成。 o u t r f o u t r f i n i f i n 图2 3t d - s c d m a 终端综合测试仪硬件系统框图 如图2 3 所示，整个系统的工作原理是系统模拟器模拟基站产生下行i q 信 号，经过l v d s 接口送给射频信号发生器，射频信号发生器对v q 信号进行调制、 上变频等处理后发射给被测终端。被测终端信号在射频接收机模块中下变频到 中频，再经过数字化模块转化为数字中频信号，然后经正交解调后转换为上行 数字i q 信号，一路经过p x i 总线送到主控机进行测试，另一路经过l v d s 接口 送到系统模拟器中恢复为t d s c d m a 系统的信令和数据。 2 1 2t o 综测仪软件架构 t d 综测仪的软件层次结构采用虚拟仪器软件架构( v i r t u a li n s t r u m e n t s y s t e ma r c h i t e c t u r e ，v i s a ) ，v i s a 为全序的层次结构，即将t d 综测仪的所有 软件按照功能的调用次序，分别排列成若干层，各层的模块只能是单向依赖和 单向调用的关系，如图2 2 所示。 ( 1 ) 操作系统是对硬件功能的首次扩充，它统一管理和支持各种软件的运 行。t d 综测仪采用w i n d o w sn t 内核的操作系统。 ( 2 ) 设备驱动程序是直接同硬件打交道的软件模块，其任务是接受来自与 设备无关的上层软件的抽象请求，进行与设备相关的处理。 ( 3 ) 软件接口库是负责将设备驱动层获得的数据转化为实际应用所需要的 7 武汉理工大学硕士学位论文 数据和将上层生成的控制逻辑转化为实际硬件的驱动数据的工作。为了提高仪 器接口的可互换性，t d 综测仪采用v i s a i o 库。 ( 4 ) 仪器驱动程序是一组应用层次上的软件模块，它对应用程序开发人员 隐藏了仪器的细节，只是对每一个对外接口都实现了一个相对完整的功能。 ( 5 ) 应用程序是最终被用户直接使用的，提供设置、测试、分析等功能的 程序。包括自动、手动和编程三种测试模式。 2 2 手动测试模式 手动测试模式主要定位于研发和维修阶段的板级测试。由于研发和维修测 试的复杂性和不可重复性，手动测试模式采用传统仪器的操作方式和界面，通 过面板上的按键对频率、功率、呼叫建立等参数进行设置，并且很多参数的设 置范围可以超出协议的规定，这样设计的目的是为了满足测试人员需要测试u e 在极端条件下的性能指标的需求，各项测试结果都以图表的形式实时显示在液 晶屏上。手动测试模式给予了用户最大的测试灵活性。 手动测试模式程序主要由主程序、辅助程序、硬件配置程序、数据采集程 序和测试算法组成，彼此的层级关系如图2 4 所示。 i手动测试模式主程序 t 图2 4 手动测试模式程序结构 手动测试模式下u e 与t d 综测仪之间主要通过三种方式连接，如图2 5 所示。 图2 5 手动模式下t d 综测仪与l i e 的连接方式 ( 1 ) 射频线。将t d 综测仪的射频口与u e 的射频口直接通过射频线连接， s 武汉理工大学硕士学位论文 这种方式的线路衰减最小，但由于一般u e 的射频口都在其背板上，只有打开外 壳才可以看到，因此一般只用于研发和维修阶段的板级测试； ( 2 ) 天线耦合器。将t d 综测仪的射频口与天线耦合器连接，再将天线耦 合器套在u e 天线上，这种方式的线路衰减较小，不用拆装u e ，同时也为了测 试u e 天线的效率，因此一般用于生产阶段的整机测试： ( 3 ) 屏蔽盒。将t d 综测仪的射频口与屏蔽盒连接，再将l i e 放进屏蔽盒， 这种方式的线路衰减较大，不用拆装u e ，同时也为了测试u e 天线的效率，因 此一般用于生产阶段的整机测试。 2 3 编程测试模式 编程测试模式主要定位于生产阶段的校准测试，采用p c 机结合t d 综测仪 的操作方式，p c 机通过g p i b 总线与t d 综测仪连接，各种对t d 综测仪设置和 查询的指令都通过g p i b 总线传递，t d 综测仪通过天线耦合器或屏蔽盒与u e 相连，最后p c 机与u e 通过数据线相连，向其发送a t 指令来控制u e 的行为， 如摘机、挂机、拨号等，如图2 6 所示。 图2 6 编程模式下p c 机、t d 综测仪与l i e 的连接方式 测试人员在p c 机上根据对l i e 的测试要求编写测试程序，即一系列的g p i b 指令，包括测试项目，参数设置，测试顺序等。程序将所有指令逐条的通过g p i b 总线发给t d 综测仪，t d 综测仪按照指令对u e 进行测试，得出测试结果，再 将测试结果通过g p i b 总线发回p c 机，p c 机将测量值与理论值进行比较，计算 出校正值并通过数据线发给u e ，l i e 根据校准值做出调整，u e 的调整使得t d 综测仪的测试结果发生变化，p c 机计算的校准值也发生变化，这样就形成了一 个循环，从而起到校准的目的。 从以上分析可以看出，编程测试模式实际上是p c 机上运行的g p i b 指令集 和t d 综测仪上运行的手动自动测试模式程序的结合。 武汉理工大学硕士学位论文 2 4 自动测试模式 2 4 1 开放性测试软件体系结构 软件开放性1 6 】一直以来都是测试系统重要的一项指标。一方面几乎所有的自 动测试系统都需要与现有的内场或外场测试系统集成，要求新的测试系统能支 持不同语言环境开发的测试程序。另一方面新的测试软件标准不断出现如a t m l ( a u t o m a t i ct e s tm a r k u pl a n g u a g e ，自动测试标记语言) 、1 v i ( i n t e r c h a n g e a b l e v i r t u a li n s t r u m e n t s ，互换性虚拟仪器) ，测试系统要求能够很快融入新的标准， 以提高测试系统的性能，减少开发和更新的费用。同时，被测对象功能的集中 使得参与开发测试的单位越来越多，相互问的合作变得很重要，这也需要一个 便于各方合作的软件环境。因此将目前的测试系统开发从特定应用转移到集成 各种成熟的c o t s ( c o m m e r c i a l0 f f t h e s h e l f ，商务现货供应) 软件技术的开放 性测试软件体系结构成为测试界的共识。开放的测试软件体系结构是下一代测 试系统成功开发和应用的关键。它不是以往只是适应于一个系统而是一个可重 用的通用体系结构可以最大程度的继承以前测试系统开发所作的工作减少开发 新的测试系统或更新测试系统的努力。各种c o t s 软件技术的出现和不断成熟 为实现开放性的测试软件体系结构提供了必要条件。 ( 1 ) 开放性测试软件体系结构的基本思想 开放性测试软件体系结构不同于基于特定应用的测试系统软件，它要求对 测试软件做很小改动就可以在不同的测试系统平台上移植，最大程度地实现代 码重用、通用的测试服务、操作界面和仪器的可操作性与互换性以及软件体系 结构的标准化。同时还要求能够不断集成新的软件技术和标准。 代码重用 代码重用要求开发新的测试系统时充分利用原来的测试代码模块，同时新 开发的测试代码模块也可以在未来更新了的测试系统中使用。代码重用可以简 单用静态连接库( l i b ) 或动态连接库( d l l ) 来完成。然而要获得更高水 平的重用性，则需要严密的设计和模块化的思想。将测试软件设计成一个个的 模块组件，使得每一个组件很容易添加、移除、更改和替换。为了方便模块的 组合，模块化思想要求定义好模块功能和接口，并将这些信息存档。共享软件 模块是软件代码重用的关键。 l o 武汉理工大学硕士学位论文 界面标准化 任何测试系统软件都需要操作界面将测试人员与测试系统的具体细节分离 开来，这个操作界面一般都是图形化的，作为用户控制测试的过程，用户可以 通过界西优化测试计划、更改测试行为，具有很大的灵活性。 开放的测试软件体系结构要求相对统一的用户界面，实现操作界面的标准 化，将操作界面集成到测试执行引擎中，对不同的测试系统使用同样的测试执 行引擎，使软件在不同的测试系统中有相似的操作界面，通过改变参数来实现 操作界面不同的细节。操作界面的标准化，不仅减少了测试软件开发人员的工 作量，也有利于减少软件操作员的培训开支。 测试服务的标准化 有些行为是几乎所有的测试系统都共有的，如用户验证、测试选择和安排、 仪器初始化、计时控制、参数限制检查、测试结果记录、测试中断、测试退出 等，这些行为称为测试服务。这些服务可以从测试软件中剥离出来实现标准化， 组成不依赖于特定u u t ( u n i tu n d e rt e s t ，被测部件) 的软件共享服务集，并与 测试操作界面一样集成到测试执行引擎中，设计成测试软件的内核，在不同的 测试系统间共享。在测试软件跨平台移植过程中，这些共用的服务不需要做大 的改动，只需改变一些参数就可以直接使用。 仪器互换性 仪器互换性是测试系统开放性的重要标志，仪器更新和老化管理是测试系 统使用和维护中的重要环节。仪器互换性的关键是软件，要求更换仪器而不需 改变测试软件代码。高水平的互换性要求有一个标准化的可互换性软件体系结 构。i v im s s ( m e a s u r e & s t i m u l u ss u b s y s t e m ) 是仪器互换性的软件标准之一， 这种方案的关键是位于测试应用层和仪器层中间的m s s 测量和激励子系统层。 m s s 包括m s s 服务器和r c m ( r o l ec o n t r o lm o d u l e ，角色控制组件) ，m s s 服 务器封装了特定的测试和测量功能，独立于任何特定仪器的软件模块，为测试 应用层提供实现测试任务的接口。r c m 是连接仪器或仪器驱动器到m s s 服务器 的软件模块，它与特定的仪器相对应，更换仪器需要更换r c m 。开放性测试软 件体系结构要求能够方便地融入仪器互换性方案。 软件结构标准化 将用户界面和一些测试服务从测试软件中分离出来并实现标准化，随着用 户界面和测试服务的标准化，测试软件结构也就随之标准化了。测试软件开发 武汉理工大学硕士学位论文 人员在获得良好的代码重用功能，不需开发共用测试服务的同时，也将自己约 束在了规定的软件结构内，这反过来又增强了代码重用和标准化。 ( 2 ) 开放性测试软件体系结构的接口关系 开放性测试软件体系结构( 如图2 7 ) 中包含了多种标准的开放式软件接口。 i e e e1 2 3 2 标准定义了测试系统故障诊断服务接口，能够基于组件并提 供基本诊断服务，同时允许各种诊断方法以组件的方式添加到系统中。 i e e e l 2 2 6 中的测试基础框架( t f f ) 定义了开发和执行测试程序和测试 流程的一系列接口，软件功能模块通过这些接口实现信息交换，这些带有标准 接口的功能模块组成了测试基础框架。但是标准并没有定义这些模块的实现方 法，留给开发者很大的自由度，使之可以用多种语言实现。 各模块之间广泛采用了测试领域和其它相关领域的标准接口( 或协议) 进行相互联系，如：i e e e1 2 2 6 、i e e e1 2 3 2 、i v i 、v p p 、i e e e1 4 4 5 、t c p i p 等。 为了保证系统的灵活性，同时充分发挥开发设计人员的创造力，只从接口上对 开放式系统进行定义，而不定义各模块的内部具体实现。同时还考虑到了系统 功能的可扩充性和技术的可升级性。 4 。e 诊e 燃。il 测试酣文档ll 麓黑i 。盏慧，i l-一l-一 ( ，。哥酥纛面瓦丽瓦。、 f 诊断服务 f 运行时间服务l f 资源管理服务l i i e e e l 2 3 2 2 li i e e e l 2 2 6 1 0 il i e e e l 2 2 6 3 l 系统接口v p p - 2 i 通讯管理器ll 开关矩阵 l l v p p - 4 i e e p l 5 5 2i 图2 7 开放性测试软件的体系结构 2 4 2 虚拟测试系统体系结构 通用测试系统的硬件平台以标准总线( 如v x i 、p x i 、g p i b 等) 为基础， 拥有通用的测试结构、统一的接口标准，以及规范的机械安装、冷却方式和电 气连接，具有硬件扩展的灵活性。软件平台以“互连、互通、互操作”原则作 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 为基本要求，通过计算机总线及网络的综合集成，测试和诊断技术的融合、共 享已成为现代测试技术的发展潮流。 作为开放性测试软件体系中的一个分支，虚拟测试系统 7 1 提出了“软件就是 通用测试平台系统”的概念，通过软件平台的设计，实现测试系统开发，体现 了系统设计的硬件平台无关性、方便性、灵活性、安全性和先进性。在软件设 计上，强调系统重构或重组，能够根据被测对象或测试流程的不同而动态地进 行重组，降低系统重组的费用。 ( 1 ) 虚拟测试系统的层次结构 按照i e e e1 2 2 6 a b b e t ( 板基测试环境) 标准划分层次，将基于组件的功 能模块挂在软总线上。整个虚拟测试系统按照分层模式进行组织，测试资源的 驱动定义为物理层；测试和诊断的处理分析、接口关系的组织定义为抽象层和 数据层；测试流程的组织、测试的人机交互定义为应用层。 在分层模式基础上引入管道过滤的模式、面向对象模型、事件驱动模式、 知识库模式、解释器模式。测试需求的定义采用管道过滤的模式；将每个测试 资源结构，每个测试处理算法，以及每个人机界面元素视为一个对象进行定义 组织，它们协同完成所在层的任务；彼此之间的通信联系采用事件驱动模式； 诊断分析采用知识库和解释器模式。 ( 2 ) 虚拟测试系统的发展要求 未来测试系统的发展对测试系统提出了体积小、成本低、性能高、可移动、 模块化、多用途、标准化和系列化的要求，这促使了将高性能计算机技术，数 据接口技术、仪器测量技术等多项技术有效地融为一体，研制生产出开放式的 模块化仪器总线系统。同时新测试标准、新测试开发环境、局部网络技术等多 项数字化测试技术的推广应用，使虚拟测试系统的发展跨入一个不断自我完善 阶段。未来对测试的具体要求主要体现在快速性、可靠性、安全性、准确性、 先进性、经济性、开放性、系统性等方面。 随着信息技术的深入应用和测试需求的不断增加，现代测试系统事实上已 经发展成为一个综合性的测试信息系统。虚拟测试系统的发展应以大力采用和 推广总线设备作为测试系统的总线标准，推行以i e e e1 2 2 6 和i e e e1 2 3 2 为代表 的一系列测试标准，发展数字化仪器和数字化系统，提高测试系统的通用化程 度和设备部件的互换性和互操作性，倡导“基本型”测试系统，增加对嵌入式 测试支持技术的投入，完善系统的可测试性分配和可测试性设计，将系统的可 武汉理工大学硕士学位论文 测试性、可靠性和可维护性进一步统一起来，协调发展。 利用计算机局域网实现分布于现场、实验室、测试研发中心和生产厂家的 多个测试系统、工作站和计算机辅助设计席0 造工程( c a d c a m c a e ) 综合数 据库之间的互联，以实现更大范围内产品设计文件、工程化数据及技术图纸资 料的直接传输、测试程序与诊断数据的共享、测试信息的综合处理和远程交互 式诊断，这是电子测试技术及设备的重要发展方向。 2 4 3 自动测试模式程序结构 t d 综测仪中除操作系统以外的软件都是基于虚拟仪器技术开发的( 如图 2 2 ) ，虚拟仪器技术正是为了实现虚拟测试系统而产生的。因此自动测试模式在 设计和实现过程中都参考了虚拟测试系统的相关标准和建议。 ( 1 ) 自动测试模式功能划分 按照测试功能的体系结构，自动测试模式可划分为主控制模块、g u i ( 图形 界面) 模块、配置文件模块、测试序列模块、参数设置模块、数据采集模块、 测试算法模块和测试报告模块。如图2 8 所示，各个模块之间相互独立，仅通过 回调函数和队列进行数据传递，这种结构就类似一条软总线，通过软总线将各 个模块衔接起来，使得更新某个模块不会对其他模块产生影响，对于今后自动 测试模式程序的升级非常有好处。 图2 8 自动测试模式的程序结构 自动测试模式程序结构中各个模块的主要功能是： 主控制模块：包括对其他功能模块的调用，协调彼此之间的关系； g u i 模块：响应用户操作，显示测试结果； 配置文件模块：保存用户自定义的测试方案； 测试序列模块：启动、执行和终止测试序列； 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 参数设置模块：针对各个测试项目设置不同的硬件参数； 数据采集模块：针对各个测试项目进行数据采集； 测试算法模块：提供各项测试所需的算法； 测试报告模块：定义、生成、显示和删除测试报告； ( 2 ) 自动测试模式程序划分 一次完整的测试可以分成三段：测试前、测试中和测试后。对于自动测试 模式，测试前的主要任务是配置测试方案，包括哪些项目测试，哪些项目不测 试；测试中的主要任务是根据测试方案执行需要测试的项目，跳过不需要测试 的项目，并生成测试报告；测试后的主要任务是查看打印测试报告，根据测试 报告得出结论。 根据以上的测试过程，自动测试模式程序可以分成两部分： 测试配置管理程序 测试配置管理程序的主要任务包括测试前和测试后，包括主控制模块( 对 测试配置管理程序的控制) 、g u i 模块、配置文件模块( 读和写) 、测试序列模 块( 启动和终止测试) 、测试报告模块( 定义、显示和删除) ； 测试执行管理程序 测试执行管理程序的主要任务是测试中，包括主控制模