1．前言
ATS的發(fā)展經(jīng)歷了從專用型向通用型的轉(zhuǎn)變。早期的自動測試系統(tǒng)主要針對具體的被測對象型號或系列。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛應(yīng)用，致使各種武器裝備的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，種類不斷增多。武器裝備復(fù)雜性的提高，使得檢測設(shè)備的數(shù)量與種類也越來越多。這些設(shè)備互不兼容，缺乏互操作性，測試資源重復(fù)配置、利用率低。給武器裝備的技術(shù)保障及機(jī)動作戰(zhàn)的實施帶來了許多困難。因此，近十幾年來，通用自動測試系統(tǒng)的開發(fā)成為主流。

2．ATS的通用性屬性
通用性描述了ATS的一種屬性，這種屬性可使TPS（測試程序集）在另一型ATS上運行并順利完成UUT（被測裝備）測試及故障診斷。通用ATS注重于采用公共的測試資源去適應(yīng)不同的測試需要，可以大大提高ATS的測試覆蓋范圍，提高系統(tǒng)間的兼容能力。通用性設(shè)計還可以將測試資源充分利用，降低維修費用。以美國海軍的CASS(聯(lián)合自動化支援系統(tǒng))為例，它采用了通用性的設(shè)計思想，使美國海軍原有的九十多個中間級電子設(shè)備綜合測試站減少到了五個，并可在世界范圍內(nèi)滿足倉庫、場站和基地級測試維修等多方面的使用需要。

通用ATS系統(tǒng)分為通用系統(tǒng)硬件和通用系統(tǒng)軟件兩部分。通用系統(tǒng)硬件包括人機(jī)接口資源、激勵源、測量儀器、開關(guān)資源以及UUT對應(yīng)的接口組成。通用系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)平臺、儀器驅(qū)動函數(shù)和測試程序開發(fā)環(huán)境。ATS系統(tǒng)通用性實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是系統(tǒng)及系統(tǒng)間硬件及軟件接口的標(biāo)準(zhǔn)化。包括系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化、軟件結(jié)構(gòu)及軟件基礎(chǔ)構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化、TPS編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化以及系統(tǒng)信號接口的標(biāo)準(zhǔn)化等。

3．系統(tǒng)通用性的硬件的實現(xiàn)
硬件方面，通用測試系統(tǒng)的設(shè)計原則是使ATE（自動測試裝備）本身資源配置最大化，能夠覆蓋各種UUT的測試需求。不同的武器裝備的測試需求差別很大，但如果能根據(jù)ATS的裝備情況及UUT的測試需求，在費用合理、系統(tǒng)規(guī)模合理的情況下是可以求得UUT測試需求并集的。在求得UUT測試需求并集的的情況下，配以相應(yīng)的卡式儀器及其它設(shè)備，即可搭建系統(tǒng)的硬件平臺。此外，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的通用性，硬件設(shè)計與集成過程應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的適應(yīng)性和擴(kuò)展能力，并采用標(biāo)準(zhǔn)化的測試集成方式，不僅要定義標(biāo)準(zhǔn)的信號接口，而且對測試系統(tǒng)中開關(guān)系統(tǒng)的布局、開關(guān)系統(tǒng)與測試資源的連接、測試系統(tǒng)的接地與屏蔽、可靠性與安全性設(shè)及等關(guān)鍵技術(shù)都要制定嚴(yán)格的規(guī)范。

3．1系統(tǒng)的硬件組成
一般而言，通用自動測試系統(tǒng)的硬件平臺組成如圖1所示，主要包括：測試控制器、激勵資源、檢測資源、開關(guān)系統(tǒng)與信號接口裝置。測試控制器實現(xiàn)自動測試系統(tǒng)中各種激勵資源、檢測資源和開關(guān)系統(tǒng)的自動配置，并決定其工作方式、狀態(tài)、功能和參數(shù)，控制測試信號的通道選擇與切換。測試系統(tǒng)與被測單元的信號交聯(lián)則是通過信號接口裝置實現(xiàn)[1]。

圖1 自動測試系統(tǒng)的硬件組成

3．2信號接口裝置的通用性設(shè)計
UUT和ATE的接口問題一直是通用ATS開發(fā)的關(guān)鍵問題。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的通用性，ATE上的測試接口需采用針對多種被測單元的通用接口，測試資源不直接與被測對象UUT相連，而是通過連接器—適配器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，如圖2所示。連接器連接測試資源；適配器連接UUT設(shè)備，適配器和連接器之間通過插座接口實現(xiàn)互連。檢測不同的測試對象只要更換相應(yīng)的接口適配器即可完成測試。

在適配器內(nèi)部封裝了信號調(diào)理模塊，可完成對被測信號進(jìn)行放大、濾波、提供電子負(fù)載、分配測試資源等功能。適配器結(jié)構(gòu)如圖3所示。根據(jù)被測對象的測試需求，選擇合適的適配器插槽與測試資源對接。

3．3開關(guān)系統(tǒng)在通用ATS中的設(shè)計
開關(guān)系統(tǒng)在通用ATS中實現(xiàn)被測單元接口與測試資源間的連接與通道切換，借助開關(guān)系統(tǒng)，ATS設(shè)計者可以充分利用有限的測試資源滿足被測單元測試信號完備性需求，同時，開關(guān)系統(tǒng)是ATE系統(tǒng)中信號連接的樞紐，開關(guān)系統(tǒng)的性能直接影響ATE的指標(biāo)和功能。因此，開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計和配置是ATE硬件系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

首先，對開關(guān)系統(tǒng)的選取要根據(jù)測試信號的種類和參數(shù)，根據(jù)不同信號的信號頻帶、耐壓和電流等的承載能力等選取相應(yīng)的射頻開關(guān)、功率開關(guān)等。其次，采用模塊化可擴(kuò)展的開關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)，不僅可以方便的擴(kuò)大開關(guān)系統(tǒng)規(guī)模，而且可以使開關(guān)系統(tǒng)向上兼容，有助于實現(xiàn)測試系統(tǒng)TPS的可移植性和互操作性。最后，選用具有開放商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)系統(tǒng)模塊。具有開放標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品貨源多元化，品種系列化，維護(hù)和升級方便，有利于開關(guān)系統(tǒng)選型和對未來的技術(shù)支持。

4．系統(tǒng)通用性的軟件的實現(xiàn)
軟件的可移植性與互操作性和儀器的可互換性是測試系統(tǒng)實現(xiàn)通用性的重要方面。為了實現(xiàn)軟件的上述功能，必須建立標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口。軟件接口是提供信息共享、信息交換的統(tǒng)一接口，可以實現(xiàn)測試過程虛擬資源到真實資源的映射。軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化的研究是真正實現(xiàn)測試程序集的可移植性和儀器的可互換性的關(guān)鍵技術(shù)，也是實現(xiàn)系統(tǒng)軟件通用性的關(guān)鍵技術(shù)。

4.1功能接口                     

為了實現(xiàn)測控軟件的通用化、系列化，首先軟件要與硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，根據(jù)硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點制定軟件所涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最后考慮軟件結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)測控軟件的各種功能。根據(jù)上述測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提出了標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口——功能接口的概念。功能接口是一套封裝了虛擬儀器具體功能的細(xì)節(jié)，對外提供標(biāo)準(zhǔn)功能接口的函數(shù)庫和配置工具的軟件包。功能接口將所有的儀器（最小集合是測試系統(tǒng)中的儀器）可實現(xiàn)的功能進(jìn)行分類，忽略各個儀器的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，比如數(shù)字萬用表與A/D模塊測量電壓的功能接口是一樣的，具體調(diào)用哪個儀器操作視接口的連接而定，而且不需要進(jìn)行儀器的初始化、建立回話連接等輔助過程。功能接口的核心是儀器控制、接口映射及狀態(tài)緩存，其主要任務(wù)是將測試流程所描述的功能映射為具體的控制過程[3]。

功能接口可分為功能層、邏輯層、儀器操作層、接口配置文件及接口配置工具五個部分。（圖略）

功能層是整個結(jié)構(gòu)的最高層，面向測試系統(tǒng)開發(fā)的最終用戶。功能層不用出現(xiàn)任何與儀器有關(guān)的信息，描述的都是有關(guān)測試流程及結(jié)果判定的過程；

邏輯層根據(jù)系統(tǒng)測試儀器資源、信號轉(zhuǎn)接通道控制模型及信號轉(zhuǎn)接通道配置的描述，將功能層的功能映射到具有邏輯名稱的儀器和通道，該邏輯名可以指向測試系統(tǒng)中一臺特定設(shè)備，當(dāng)該儀器模塊更換時，只需改變邏輯名的指向為新型設(shè)備即可，因此邏輯層不包含儀器地址、具體會話等信息，具備儀器無關(guān)性；

儀器操作層利用儀器驅(qū)動程序或隨儀器模塊提供的動態(tài)鏈接庫控制硬件的所有操作；

接口配置工具用于交互式配置測試資源、信號轉(zhuǎn)接控制元件及接口映射關(guān)系等信息，建立測試儀器功能模型及信號轉(zhuǎn)接通道控制模型，并將個模型的描述信息存儲在配置文件中，供測試功能接口使用；

接口配置文件存儲的是測試儀器功能模型及信號轉(zhuǎn)接通道控制模型的信息，包括測試資源信號端口及通道、電氣連接關(guān)系、信號轉(zhuǎn)接通道具備的操作功能、操作儀器應(yīng)具備的其他附加條件等。

基于功能接口技術(shù)的測試軟件開發(fā)方案的主要思想是，在測試流程與具體儀器之間建立功能接口，將儀器控制與測試程序完全隔離，即測試流程面向UUT接口信號，不進(jìn)行直接面向儀器的操作。采用基于功能接口技術(shù)，可以有效的實現(xiàn)測試程序集的可移植性和儀器的可互換性，從而實現(xiàn)測試系統(tǒng)的通用性。

4．2儀器的封裝
在提出了功能接口的基礎(chǔ)上，對相應(yīng)的測試儀器進(jìn)行封裝，是實現(xiàn)測試系統(tǒng)通用性必不可少的步驟。對測試儀器的封裝又分為兩種：對開關(guān)資源的封裝及對測試資源的封裝。

4．2．1對開關(guān)資源的封裝
對開關(guān)資源的封裝主要為了自動實現(xiàn)測試通道的切換、控制相應(yīng)的通道自動連接和斷開。在前面的功能接口描述中，用戶在開發(fā)測試系統(tǒng)完成測試通道配置時會生成相應(yīng)的配置文件，配置文件里對所建立的通道有完整的描述。為此，對開關(guān)資源的封裝主要時完成對配置文件的解釋過程。下面，是在LabWindows/CVI開發(fā)環(huán)境下對某自動測試系統(tǒng)開關(guān)資源的封裝。共封裝了三個函數(shù)，儀器的初始化、關(guān)閉及通道配置部分代碼如下：
void switchinit( )
{
  ViSession     vichannel;
  ViSession     vipower;
  pipx40_init ("PXI2::15::INSTR", 0, 0,&vipower);
jdz201_init ("VXI::16::INSTR", VI_FALSE, VI_FALSE, &vichannel);
}
//儀器初始化
void switchcloset( )
{
  jdz201_close (vichannel);
pipx40_close (vipower);
}
//儀器關(guān)閉
void switchencapsulation(char *startpoint, char *terminalpointchar *filename,Boolean state)
{
  point=strstr(itemname,"PSWITCH");
if(point!=NULL)
{
        if(point[8]<=9 && point[8]>=0)
        strncpy(switchnumber,&point[8],1);
        if(point[9]<=9 && point[9]>=0)
          strncat(switchnumber,&point[9],1);
          Fmt(&intswitchnumber, "%d<%s",switchnumber);
          powerchannel=intswitchnumber;
          if(state)
            statepower=1;
          else
            statepower=0;
          pipx40_setChannelState (vipower, 1,powerchannel,statepower);
      }
//判斷相應(yīng)的開關(guān)通道并閉合或斷開
其中，第三個函數(shù)中的參數(shù)分別為一條通道的起點、終點、配置文件的路徑及開關(guān)的狀態(tài)。通過上面的三個函數(shù)及相應(yīng)的配置文件，即完成了整個測試系統(tǒng)中通道配置的問題。

4．2．1對測試儀器的封裝

雖然測試任務(wù)千變?nèi)f化，但不論多么復(fù)雜的測試系統(tǒng)，其測試信號的種類是有限的，主要包括直流電壓、交流電壓、電流、頻率、頻譜、功率等。因此，在建立儀器控制函數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步封裝測試功能通用函數(shù)，供測試程序調(diào)用，即可完成測試程序的可讀性及可移植性。如對測量頻率的函數(shù)封裝包括以下三個函數(shù)，儀器初始化、儀器關(guān)閉及頻率測量。儀器的初始化及關(guān)閉同開關(guān)資源，頻率測量函數(shù)如下：

void measure_fre(int channel, ViReal64 *fre, double triggerLevel, double signal)
此函數(shù)的功能是測量頻率，其參數(shù)分別為通道號、測量結(jié)果變量、觸發(fā)電平及被測信號頻率標(biāo)稱值。按此方法，即可完成對大部分常見信號的封裝?？梢允瓜到y(tǒng)實現(xiàn)面向信號的軟件平臺，從而有效的實現(xiàn)系統(tǒng)的通用性。

5．結(jié)論
本文作者的創(chuàng)新點：提出了硬件接口及功能接口的概念，提出并實現(xiàn)了面向信號的通用測試系統(tǒng)的儀器封裝。

實現(xiàn)ATS的通用性，盡量減少裝備技術(shù)保障設(shè)備的數(shù)量及種類，是提高經(jīng)濟(jì)及軍事效益的有效途徑。通過對硬件及軟件兩個方面通用性關(guān)鍵技術(shù)的研究，為實現(xiàn)ATS的通用性，奠定了堅實的基礎(chǔ)。