基于图形化的装备测试程序开发方法研究

2018-06-14尹常艳段彦鹏

软件 2018年5期

尹常艳，段彦鹏

（西安泛华科技开发有限公司，陕西西安 710075）

0 引言

当前电子装备的功能日益强大，对其的维修保障提出了更高要求。装备维修保障时，测试设备利用测试程序，调用适配器、板卡等资源完成功能检测，从而得出测试结果。因而测试程序的开发成为了自动测试的核心工作，其重要程度日趋显著[1-2]。

现阶段电子装备进行维修保障需要通过专业的测控厂商，根据测试需求提供一套内置测试程序集测试系统。当测试程序需要维护升级时，也需借助技术人员实现。测试程序的开发，不但要求技术人员要全面了解测试设备、被测设备、接口等信息，还需要具有相关软件的开发能力，然后通过编程实现测试功能。

主流开发环境强大的软件功能、灵活的编程方式毋庸置疑，但也具有开发周期长、入门门槛较高的缺点。另外由于各开发环境所使用的语言、编程方式存在差异，进而导致各开发环境开发的测试程序之间的可互换性差。

由于上述各种因素，本文针对电子装备测试程序开发的需求，充分考虑了开发环境的易用性及测试程序的通用性，利用虚拟仪器技术，提出一种整合开发过程和资源，快速、便捷地根据测试需求开发测试程序，完成对被测装备的测试。

1 虚拟仪器技术

虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合灵活高效的软件完成各种测试、测量和自动化的应用。美国国家仪器公司开发LabVIEW图形开发工具，提供了强大的软件功能，缩短了产品投放市场时间、提高了产品开发和生成的效率[3]。LabVIEW中提供的VI脚本功能，可编程实现程序的创建、编辑和运行，减少VI的重复编辑。本文即利用VI脚本技术创建LabVIEW程序代码。

2 总体实现框架

测试程序的开发工具是编写，编译，调试测试程序的开发环境，也称为测试程序软件开发环境[4]。为减少软件开发过程对程序生成的影响，本开发方法设计一套图形化的开发方法，用户设计出整个测试过程，配置相应的属性等参数，通过调试后将测试流程自动转化为LabVIEW程序代码，实现程序的开发。文中介绍的开发工具主要由工具箱、流程图绘制、属性配置、变量管理、调试输出、流程保存，生成程序这几大功能块构成[5]。

工具箱提供测试流程中所需的功能模块。根据功能划分为固有模块和扩展模块。固有模块包含开发过程所必须的模块，如流程控制模块（While、Switch、Timer等）和基本运算模块（Add、Subt等）；扩展模块是将第三方提供的用于测试程序流程开发的模块，如数据采集、信号分析等功能，通过工具将其封装为具有Plugin方式的DLL，再以Plugin方式加载至扩展模块中。

流程图绘制完成图形化测试流程的编辑。用户拖拽工具箱上的模块，将其放置在流程图绘制窗口，通过连线将各子模块按逻辑联系在一起，完成某些特定功能。

属性配置用于显示和编辑对象属性。属性分为基本属性和扩展属性。基本属性包括对象的基本信息，如名称、颜色等信息。扩展属性是对象特有属性，如针对采集功能，扩展属性包括采样率、采样间隔等信息[6]。

变量管理模块集中管理程序中所有变量。测试程序中连线只代表程序的执行流程，模块间的数据交互是依靠变量完成。模块的输入可以是一个变量值，也可是多个变量的数学、逻辑、基本函数运算，最终模块输入以表达式形式给出，该模块还会对用户组合的表达式进行逻辑分析，避免输入非法表达式。

调试输出用来动态调试用户开发的测试流程，降低测试程序自动生成过程中的出错概率。用户可针对流程图上的任一节点来设置断点、添加探针。在监测窗口可观察设置的各种变量的变化。调试可采用单步、跳出等方式，在流程图绘制窗口形象的展示[7]。

调试后无错误，将测试流程整体保存为流程配置文件。该文件采用 XML文件形式，文中节点出现的顺序即为执行顺序，节点的属性即为配置参数，节点的包含关系即为节点功能单元的嵌套关系。

最后利用VI脚本技术，按照程序中节点的配置参数和执行逻辑自动生成LabVIEW的程序代码。生成测试程序分为参数解析和程序生成两部分。参数解析模块对测试程序的流程文件进行解析，将流程配置信息组织成需要的接口参数。程序生成模块利用VI脚本技术，通过识别接口参数不同的对象，将其生成并放置在框图中，然后根据层级关系移动，最终进行连线，从而生成测试程序[82]。

3 开发方法执行流程

3.1 设计开发测试流程

根据测试需求设计测试流程。在工具箱上拖拽所需的功能块，按照测试逻辑连接各功能块，通过属性窗口中设置各功能块的参数、路径等信息。完成后通过设置断点、探针、变量等，在输出和变量窗口观察调试信息，对流程进行调试。

3.2 获得测试流程配置文件

开发工具将调试无误的测试流程信息整理保存，自动生成流程配置文件。该文件用于记录流程执行顺序。文件中节点出现的顺序即为执行顺序，节点的属性即为配置参数，节点的包含关系即为节点功能单元的嵌套关系。过程如下：测试流程顶层用节点Root表示测试流程开始，然后记录测试流程的第一层级的流程控制节点。流程控制节点（WhileLoop、IfStruct、Parallel等）在文件中用容器记录，每个控制节点分别在下层节点中详细记录各自特性信息。例如 WhileLoop，在下层节点中记录其节点编号、标题、及所在容器的编号。如果其下层还包含容器，则继续递归直至所有流程信息记录完毕。另外测试流程中还包括变量参数信息，在流程配置文件中用变量节点记录。变量节点中存储了程序中定义的所有变量信息，从中可以解析出变量名称、类型、维数等信息。

3.3 获取接口参数信息

解析并整理流程配置文件，将节点的相关配置信息组织成程序生成时所需要接口参数信息。

解析文件调用LabVIEW中的XML文件操作函数实现。从流程配置文件中解析得到的节点类型及相关的信息，例如节点类型为While循环，则从该节点获取容器号、容器名、循环条件等信息；若节点类型为 Active，则从中获取调用函数的名称或者是 Dll函数的路径、参数名、参数值等信息。若某节点的子节点类型仍是容器节点，则继续递归，直至获取该节点的所有信息；整个测试流程中所有节点信息会统一放置在接口参数信息中[9]。

3.4 生成测试程序

利用LabVIEW VI脚本技术，按照接口参数信息将测试流程中所有节点依次添加至 LabVIEW 程序框图上。例如：节点类型是While循环或者条件结构,则在程序框图设定位置自动放置While循环或者条件结构。函数节点是根据解析出的类型划分为内置函数、子函数和外部库节点。对于内置函数，开发工具根据函数名自动将该函数放置程序框图上；对于子函数，则从记录的路径中将该函数放置在程序框图上；对于外部库节点，则将调用库函数放置在程序框图上，然后按照 Dll路径，导出函数调用规范以及参数信息（参数名，参数数据方向，参数类型，参数值等）配置库节点。至此，测试流程中相关函数，变量、结构信息均以在程序框图上生成。

接着,遍历程序框图中的对象，根据接口函数信息记录的层级关系，将部分函数、变量等功能块分别移动到各自的容器中，然后获取所有需要连线对象，找到连线的源端子和目标端子将两者连接，实现数据的传递。

最后对程序框进行整理，保存在指定路径下。

至此，测试流程已经转化为了 LabVIEW 程序代码。

4 实验验证

为了验证该方法，编写一个模拟电压输出程序。生成的流程配置文件如图1所示。

图1 多通道模拟电压程序流程配置文件Fig.1 Multi-channel analog voltage program flow configuration file

图2 （左）生成节点（右）节点移入容器Fig.2 (left) Generating node (right)node immigration container

图中括号1中Container表示容器，其中包含了While循环（C部分）和4个函数（A和B）。从1中可以看出A中两个函数在while之前，B中两个函数在while之后。While循环内部包含3个函数分别用Activity表示。结束条件是由Condition表示，是由while内一个函数的端子控制。括号2中Variable是函数中的变量信息。图 1（左）是根据流程配置文件生成控件、流程控制节点、函数等信息；图 2（右）是将相关信息放入流程控制节点；图3是将控件、函数等根据端子连线信息连接后，整理框图，保存程序运行。

根据实验验证，该方法生成的流程配置文件能够将测试流程结构描述清楚，根据其记录的信息，利用VI脚本技术可以正确生成VI程序。