■ 段曉萌 劉登輝/北京飛機維修工程有限公司

1 ATEC6 自動測試系統(tǒng)架構(gòu)概述

自動測試系統(tǒng)是一種極少或者不需要人員參與，由計算機控制，能夠自動完成激勵、測量、數(shù)據(jù)處理并輸出結(jié)果的系統(tǒng)，在國防、科研以及生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛使用。自動測試系統(tǒng)通常包含測試計算機、測試軟件、信號源、測量儀器、測試單元適配器（Test Unit Adapter，TUA）等。

ATEC Series 6（ATEC6）是一套用于民航機載附件排故的可編程自動測試系統(tǒng)，由測試控制計算機（Test Control Computer，TCC）、儀器資源、軟件系統(tǒng)三部分組成，其架構(gòu)如圖1 所示。其中，TCC 通過管理運行軟件系統(tǒng)驅(qū)動并調(diào)用儀器資源，實現(xiàn)機載附件的功能測試。TCC 與儀器資源在硬件上主要通 過GPIB（General-Purpose Interface Bus）、Ethernet 以及VXI 總線連接，在軟件上通過SMART（Standard Modular Avionics Repair and Test）系統(tǒng)定義接口以及配置儀器資源。在設(shè)計應(yīng)用之初，為保障ATEC6 自動測試系統(tǒng)的長周期服務(wù)支持，在SMART 開發(fā)軟件中將ATE（Automatic Test Equipment）實體類、TUA 實體類以及TPS（Test Program Set）實體類分別進行了模塊化編寫，每個實體類都包含內(nèi)屬資源的程序集與處理器。為滿足不同用戶的測試需求，ATE 實體類中囊括了基于不同總線的儀器設(shè)備運行程序，并對不同的設(shè)備類型進行了相應(yīng)配置。在進行軟件系統(tǒng)安裝時，上述開發(fā)程序會進行統(tǒng)一裝載，之后依據(jù)當(dāng)前測試系統(tǒng)裝配的儀器實體資源安裝對應(yīng)的CFG 配置文件，以便在運行TPS 時測試系統(tǒng)能夠正確識別并調(diào)用相關(guān)儀器資源。因此，用戶在使用過程中可根據(jù)實際測試需求，在自動測試系統(tǒng)的資源手冊中選配對應(yīng)的儀器資源，在物理上完成接口及線纜的連接；軟件上僅需安裝對應(yīng)的CFG 配置文件，無須添加或修改儀器資源對應(yīng)的運行與配置程序集。

圖1 ATEC6系統(tǒng)架構(gòu)

2 自動測試系統(tǒng)儀器資源改進的必要性與可行性分析

自動測試系統(tǒng)歷經(jīng)了四代技術(shù)變革——專用型、臺式儀器積木型、模塊化集成型、網(wǎng)絡(luò)化分布型，逐漸摒棄了模塊化儀器專用機箱和控制器等設(shè)備，降低了系統(tǒng)搭建成本。此外，虛擬儀器的提出實現(xiàn)了用戶定制化的儀器資源功能，同時催生了基于LXI（LAN eXtension for Instrumentation）的總線技術(shù)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程編程、控制、測試、故障診斷與數(shù)據(jù)記錄，提高了自動測試系統(tǒng)的運行速度與產(chǎn)能。因此，隨著儀器設(shè)備與總線技術(shù)的更新，過去基于VXI總線的儀器資源逐漸被淘汰，取而代之的是能夠提供更快傳輸速率與遠(yuǎn)程控制的基于Ethernet 的儀器資源。

由于ATEC6 自動測試系統(tǒng)開發(fā)時進行了模塊化的軟件設(shè)計與配置，使得ATE內(nèi)某一測試資源的替換不會影響其他儀器設(shè)備、TUA 以及TPS 的運行與配置。另外，由于ATE 實體類中包含不同種類的儀器設(shè)備運行與配置程序，并在軟件系統(tǒng)安裝時就進行了統(tǒng)一裝載與配置，在后期使用過程中對儀器資源改進時，只要修改TCC 與儀器設(shè)備的物理連接并重新安裝相應(yīng)的配置文件，即可實現(xiàn)高效便捷的儀器資源更新。本文以ATEC6 DSO 測試儀器為例，從硬件與軟件兩方面闡述自動測試系統(tǒng)的儀器資源改進方案。

3 基于ATEC6 儀器資源的改進方案

ATEC6 投產(chǎn)之初使用的是LSA324信號分析儀，該分析儀沒有操作控制面板與顯示窗口，需要通過專用軟件實現(xiàn)控制與顯示。由于機載電子附件功能越來越復(fù)雜，對測試資源MULTIDEVICE的功能需求與日俱增，LSA324 已無法滿足TPS 的更新需求。LSA324 基于GPIB 總線通信，數(shù)據(jù)傳輸速率低且維護成本較高。鑒于以上原因，在查詢ATEC6 所支持的儀器資源手冊后，考慮使用基于LXI 總線的RTE 1032 數(shù)字信號示波器進行儀器資源改進。

DSO 儀器資源改進方案主要分為硬件改進與軟件配置兩部分，主要流程如圖2 所示。硬件改進主要包括機架布線調(diào)整、通信總線更換、交換機與網(wǎng)卡連接。首先，新舊兩款DSO 尺寸上差異較大，在拆除舊款DSO 后，需要根據(jù)新款DSO 尺寸更改機架支撐臂位置，重新排布機箱后部線纜；其次，由于新款DSO RTE 1032 基于LXI 總線通信，因此需要拆除原有的GBIP 通信線，更換網(wǎng)線進行設(shè)備通信，保留原有接入DSO 通道、外部激勵以及信號輸出的BNC 線纜進行數(shù)據(jù)采集。此外，由于TCC 使用擴展網(wǎng)卡連接測試系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，為保證儀器資源的可擴展性，可考慮使用以太網(wǎng)交換機。連接交換機與TCC 擴展網(wǎng)卡時，需注意擴展網(wǎng)卡接口定義——網(wǎng)口1 連接WAN、網(wǎng)口2 連接本地DHCP 服務(wù)器、網(wǎng)口3 連接以太網(wǎng)設(shè)備、網(wǎng)口4 暫作保留，具體連接架構(gòu)如圖3 所示。因此，接入系統(tǒng)的儀器資源在經(jīng)過交換機后需連接至網(wǎng)口3，連接完畢后應(yīng)在DSO 操作面板上檢查確認(rèn)其與網(wǎng)口3 處于同一網(wǎng)段。

圖2 ATEC6儀器資源改進操作流程

圖3 ATEC6以太網(wǎng)擴展卡端口分配

在完成硬件改進后，需要更新CFG配置文件，保證改進的儀器資源可被軟件系統(tǒng)正確識別并調(diào)用。軟件配置主要涉及ATE 的CFG 配置文件修改、安裝與自測模塊更新。CFG 配置文件包含ATE 上所有儀器資源、內(nèi)部線纜以及資源間接口參數(shù)等信息，當(dāng)改進儀器資源時，應(yīng)修改其各個儀器通道所對應(yīng)的總線類型、地址以及接口參數(shù)。針對DSO儀器資源改進，需要將GPIB 總線對應(yīng)的代碼IEEE 修改為LXI 總線對應(yīng)的代碼INTERNET，更改DSO 總線編號為其IP 地址，更新DSO 在系統(tǒng)內(nèi)的地址與接口選項，再將修改完的CFG 配置文件重新安裝。自測模塊包含系統(tǒng)自測的相關(guān)配置說明。需要注意的是，只有配置文件被正確安裝后才能更新自測模塊。在重新安裝自測模塊的過程中，程序會讀取更新裝載成功的CFG 配置文件，以正確識別改進的儀器資源，保證自動測試系統(tǒng)正常運行自測程序。在執(zhí)行完硬件改進與軟件配置后，需要進行系統(tǒng)自測以檢查儀器系統(tǒng)改進是否被正確操作完畢。

4 自動測試系統(tǒng)儀器資源改進方案

由于自動測試系統(tǒng)集成度高且系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜、成本高昂，因此要求的服務(wù)周期普遍較長，需要實時根據(jù)測試系統(tǒng)需求變化進行內(nèi)部資源的改進。在執(zhí)行改進工作前，需詳細(xì)研究自動測試系統(tǒng)整體架構(gòu)，分析不同功能模塊之間的交互關(guān)系，評估改進方案對自動測試系統(tǒng)運行的影響；執(zhí)行改進方案時，可從硬件和軟件兩部分入手，在硬件改進時除依據(jù)儀器資源通信特性完成系統(tǒng)搭建外，還應(yīng)考慮整個測試系統(tǒng)的可擴展性。例如，考慮使用交換機，以保障后續(xù)增加儀器資源的可操作性與便捷性。在軟件配置時，可從改進的儀器資源通信總線特性入手，修改并安裝對應(yīng)的配置文件，保證改進的儀器資源能夠正常在系統(tǒng)內(nèi)被識別調(diào)用。此外，還需更新自測模塊，讀取測試系統(tǒng)改進后的儀器資源配置信息，以保障自測功能正常運行，檢測改進后自動測試系統(tǒng)內(nèi)各資源模塊的運行狀況。