基于虚拟映射技术的软件测试系统设计

1、基于虚拟映射技术的软件测试平台设计1. 前言软件测试就是利用测试工具按照测试方案和流程对产品进行功能和性能测试，甚至根据需要编写不同的测试工具，设计和维护测试系统，对测试方案可能出现的问题进行分析和评估。航天产品软件的测试则是保证航天工程可靠性的重要步骤，因此为了进行快速有效的软件测试，除了软件测试条件除了配备软件测试工具软件外，还需要提供用于确认测试的硬件测试平台，以便软件快速开展确认测试。传统上对于航天嵌入式软件的确认测试平台的测试设备采用一体化设计方式，即运行测试用例软件的中央处理器与外扩IO板卡集成在同一个机箱内部，编程、显示、IO等均在测试设备上，导致设备体积较大，不利于进行外场测试

2、，同时也是测试用例软件的开发工具依赖于测试设备的硬件选择上，导致测试用例开发软件多样化，浪费人力资源，测试效率较低。 为了解决以上问题，本文中提出采用虚拟映射技术的方法，将软件测试平台采用分体化设计，将软件开发、显示、运行完全从具体的测试设备中剥离出来，并且使上位机软件的开发平台与测试设备硬件平台无关。对于高性能计算机而言，应用的多样性和复杂性，决定了高性能体系结构的多层次、多粒度的异构发展。在实际应用中，为满足需求大规模、多层次的异构带来大量的问题：开发的难度、软硬件的支持、系统的可靠性、应用的可移植性、如何高效的管理等，成为亟待解决的技术难题。虚拟映射技术可实现异构资源的高效整合，应用开发

3、环境的构建，提高计算效率和负载迁移，而且有助于提高系统的可靠性和安全性，能够从底层物理结构上创建多个结构，从而满足用户自定义的需求。2. 虚拟映射系统设计原理SoC嵌入式系统是半导体发展趋势，由于现有功能要求越来越复杂化、越来越小型化，所以简单化、体积小、低功耗、价格低已成为半导体发展的方向。本文设计的SoC将整个系统集成在一个芯片上，使得产品的性能大为提高，体积显著缩小。SoC根据特定规范，在设计中利用功能模块的复用技术，把整个系统集成在单个(或少数几个)芯片上，从而完成整个系统复杂功能的集成电路，具有更低的综合设计成本和更高的可靠性。SoC芯片以MPU/MCU/DSP为核心，通过总线与其他

4、模块相互连接，实现数据交换和通讯控制等功能，形成一个完整的计算机系统。硬件原理设计包括核心板、载板、A/D板、多功能板、I/O板、RS422、CAN等模块，PCB布线设计、电磁兼容性设计。本文设计的测试系统特点：1) 硬件通用化；硬件不需要重复开发，技术可积累，成熟度不断提高，性能可靠性高。开发效率提高，降低开发成本。2) 功能软件化；硬件可编程，丰富的接口单元，支持各种IP核，支持嵌入式操作系统，轻松移植各种驱动。功能软件化的目的就是通过软件满足使用者开发各种功能应用。3) 动态可重构。可以加载一个或者多个配置文件，甚至采用部分可重配置技术，来支持器件按需即时对可编程逻辑功能进行重新编程，实

5、现动态可重构。系统设计原理框图如图1所示。图1 系统原理框图系统包括必备的载板、核心板以及可选配的各种扩展模块，具有体积小、功耗低的优势。3. 虚拟映射系统组成根据需要，虚拟映射测试系统分为两个部分，一部分功能可以由硬件实现，另一部分功能由软件实现，设计时需要考虑软、硬件功能的划分。3.1 硬件环境测试系统结构采用一体化测试箱，从电气的角度分为以下几部份：1) 输入输出模块；2) 信号调理；3) 通讯接口；4) 电源。系统硬件原理框图如图2所示。图2 系统原理框图输入输出模块系统中配置的输入输出模块包含了数字信号的输入输出模块与模拟信号的输入输出模块，并配置了CAN及串口通讯模块，涵盖了原型机

6、系统的信号类型。信号调理为了增加系统适应的灵活性，信号调理的可配置功能至关重要。系统中需要处理的信号包括数字量信号和开关信号的配置选择，模拟量分为电流信号与电压信号的配置选择，在信号通道上可进行单通道隔离与共COM端的配置选择。3.2 软件实现软件内容分为两部分，一部分为嵌入式软件，包括基于ARM的嵌入式Linux操作系统应用程序开发、FPGA程序设计，生成各功能模块驱动程序的DLL（动态连接库）。另一部分为PC应用软件，包括基于Labview开发的应用程序算法、逻辑分析等。软件实现框图如图3所示。图3 系统软件框图功能模块驱动DLL包括：AD驱动、IO驱动、CAN驱动、COM驱动、DA驱动等

7、，经Labview和VC+封装后，支持使用者的自定义开发。4. 虚拟映射系统应用本系统的接口设计如图4所示。图4 接口设计图本虚拟映射系统可实现如下功能：1) 电压采集：电压范围：-10V+10V，采集最大允许误差极限：±0.02V，共8路，同步采样，采样率可达500kHz，可扩展；2) 电流输出：电流范围：4mA20mA，采集最大允许误差极限：0.005mA，共6路，同步采样，采样率可达500kHz，可扩展；3) 状态采集：采集无源常开触点信号，共24路，隔离可达2.5kV；4) 状态模拟：输出无源常开触点信号，共24路，触点容量2A/30V，隔离可达2.5kV；5) 能够与现场的RS232、RS422、CAN、以太网通讯设备进行数据交互。图5 驱动接口软件驱动接口如图5所示，各功能模块的驱动封装在一个子vi中，使用者根据需要对其进行操作、开发，可对信号进行控制输出、采集、通信等等。5. 总结随着多核处理器、集群、网络技术的不断发展，虚拟映射技术的应用优势日益体现，不仅降低了成本、而且曾强了系统的安全性和可靠性。本文设计的虚拟映射测试系统，与传统设计相比较，由于SoC技术将整个系统集成在一