基于LabVIEW的某探测组件自动化测试平台设计

阎 俊 费月玲 张敏芳

(西安电子工程研究所 西安 710100)

0 引言

软件自动化测试是相对于手工测试而存在的，由测试人员根据测试项目调试细则中描述的规程一步一步执行测试，得到实际结果与期望结果的比较。在此过程中，节省人力、时间或硬件资源，提高测试效率。近年来，越来越多的软件自动化测试方法应用于电子系统测试领域。例如，文献[1]基于关键字驱动的Linux-GUI自动化测试是建立在Linux自动化测试开源软件的基础之上，通过其独有的分层结构框架，以中低层向高层提供服务的模式，达到高效化自动测试目的；文献[2]中利用远程端口将用户与网络设备有效连接的Python-CLI自动化测试，通过键盘输入相应测试命令，进而实现自动化测试过程；文献[3]通过USB-6211数据采集卡结合LabVIEW软件设计多路模拟数据采集与控制测试平台，实现多路信号采集和多路数字信号输出的功能。

本文以某毫米波探测组件测试系统繁琐、重复的手动测试为原型，基于LabVIEW[4]“数据流”框图式编程模式，设计了自动化测试控制系统。该测试系统改变了以往繁琐的手动测试过程，实现了测量的自动化、测试数据的可视化、以及数据管理的有序化。既节省了测试测量时间，又提高了测试测量的精确度。

1 探测组件测试简介

1.1 测试原理

某毫米波探测组件外场测试工作原理如图1所示。当告警天线1～天线n截获到目标威胁信号时，毫米波探测组件(虚线框)中检波模块接收信号后对其进行对数放大，将视频信号输出给信号处理单元。信号处理单元中的 A/D 模块对视频信号进行采样量化后，得到各通道信号幅度的量化值，在信号处理单元中进行脉冲描述字的形成和信号分选，并通过方位解算模块对相邻波束输出的幅度值进行比较、计算，最终得到辐射源的方位码。信号处理模块将辐射源方位码通过USBCANII接口卡[5]上传给PC终端，完成整个毫米波探测组件的测试功能。

与图1相对应的实验室模拟测试系统如图2所示。其中，虚线框所示探测组件主要由毫米波检波模块的预警接收单元(接收模块1～4，共包括8个接收通道)和包含 A/D 量化模块、信号分选模块、方位解算模块等部分的信号处理模块两大部分组成；信号源模拟目标威胁信号，为测试系统提供稳定的频率、功率输出源；PC作为主控计算机，运行基于Lab-view的辐射源方位码测试程序，同时通过USBCANII接口卡[5]与毫米波探测组件之间建立通讯渠道, 把方位码测试数据上传给PC终端，同时收集方位码测试数据并通过USBCANII接口卡[5]回传给CAN通讯总线。

图2 实验室模拟测试系统组成框图

1.2 CAN总线接口

USBCANII高性能CAN接口卡[1]是与USB2.0总线全速规范兼容的，集成2路CAN接口的高性能型CAN总线通讯接口卡。主控计算机通过USB总线连接至CAN网络，CAN接口连接至信处模块数据端口，构成毫米波探测组件辐射源方位码数据收发的CAN网络控制节点，如图3所示。

图3 CAN接口卡网络控制节点

USBCANII接口卡[5]在主控计算机和两路CAN控制节点之间建立通信渠道，把CAN协议转换为USB协议，并把辐射源方位码测试数据上传给主控计算机；CAN控制子节点把从探测组件收集到的数据通过CAN协议回传给USBCANII接口卡；CAN通信实现了辐射源方位码的数据收发，USB通信完成和主控计算机之间的数据交换任务。

2 自动化测试平台搭建

实验室搭建毫米波探测组件自动化测试系统基于Lab-view“数据流”框图式编程[4]模式。硬件受控部分主要包括主控终端计算机、毫米波信号源E8257D和USBCANII接口卡[5]；软件部分主要包括同一台PC终端同时运行自动化测试系统主程序和动态调用“辐射源方位码”测试子程序；自动化测试平台搭建连接框图如图4所示。

图4 自动化测试平台连接框图

“辐射源方位码”测试子程序接收到的每一帧测试数据最终以多列列表框控件显示在VI前面板。每一列显示所要获取的参数类别。自动化程序将需要调用的列参数数据通过“获取控件值方法”最终实现两个测试终端之间的数据交换。

2.1 主控计算机

主控计算机是整个测试系统的核心，主要完成数据的接收、显示、存取等功能以及控制参数的设定。PC计算机同时运行“辐射源方位码”测试程序和整个系统自动化控制程序两个终端界面。在自动化测试程序运行的过程中，“辐射源方位码”测试程序作为子VI被自动化控制主VI程序动态调用，主VI和子VI并行运行、动态加载，自动化主VI从“辐射源方位码”子VI中获取所需参数数据，同时返回自动化主VI中进行运算、比较，完成整个自动化测试过程。

动态调用的关键步骤是获得被调用的VI句柄，通过VI属性和方法，实现对被调用VI的动态操控。动态调用“辐射源方位码”子VI的程序流向如图5所示。自动化控制主VI通过“打开前面板”方法节点加载“辐射源方位码”VI，通过VI的“运行”方法运行“辐射源方位码”VI，再通过“关闭引用”函数关闭引用句柄。

图5 动态调用基本过程

利用“获取控件[变体]”的方法取得“辐射源方位码”子VI多列列表框控件中某列参数的值。图6为获取多列列表框控件中P、PW、接收通道等参数的程序流程。

图6 通过“获取控件[变体]”法获取“辐射源方位码”VI中控件值

动态调用完成后，需要对获取的控件参数数据进行读取。为了保证多个线程之间数据交换的同步，本文选择事件结构的“超时”分支，对动态调用子VI线程每隔3500 ms读取一次调用控件的参数值，程序流程如图7所示。

图7 读取“辐射源方位码”VI中参数控件值

2.2 程控仪器

程控仪器在整个自动化测试系统中担负着实际测量的任务。本文主控计算机通过以太网卡与信号源E8257D建立TCP数据通信。程控信号源E8257D的软件实现线程如图8所示。

图8 程控E8257D线程

首先，主控计算机通过主机名或IP地址与端口号建立侦听，信号源E8257D根据主控计算机IP地址或端口号发出连接请求，等待计算机与E8257D建立连接后，在VISA资源控件下拉列表中选取所要连接的硬件资源；其次，查阅E8257D仪器使用手册[6]，找到所需的仪器命令字符，用NI-VISA Write.vi向仪器发送该指令，如*RCL0,0命令字符串表示直接调用名为0,0的仪表存储波形文件；最后，依据测试要求按照1 dB步进量变换信号源输出功率值，待“辐射源方位码”测试终端响应后回读满足技术条件要求的功率输出值。

2.3 测试软件

搭建如图9自动化测试系统硬件平台，选择E825-7D作为信号源提供高频毫米波输出信号，与待测设备连接后运行自动化测试软件程序。图9对自动化测试平台的系统功能进行定义，形成对系统软件功能的总体要求。

图9 自动化测试平台软件功能总体框图

首先，设置程控仪器线程。针对不同测试项对信号源E8257D信号产生及功能参数进行设置，包括以太网口的连接、仪表参数的设置以及信号输出的控制等，设置完成后以波形文件的形式存储，以备控制程序运行时直接调用。

其次，设置动态调用子VI线程。对“辐射源方位码”测试程序启用动态调用，设置CAN数据帧匹配参数，打开并启动USBCANII接口卡设备，同时对应多列列表框控件方位码参数分类，获取所需列参数值。

最后，设置自动化测试系统终端显示界面。匹配好程控仪器线程与动态调用子VI线程之间的时间延迟关系。同时，对自动化测试数据进行读取、计算、整合，随后自动填充word版测试记录表格并自动存储至对应文件夹。

3 自动化测试控制软件实现

上述自动化测试功能在主控软件集成，并提供前面板的使用界面。自动化程序运行后，程控信号源E8257D线程与动态调用“辐射源方位码”子VI线程并行运行。信号源E8257D各种功能参数预先设置完成后存储成波形文件以便启用程控信号源线程时通过VISA写入命令字符串被直接调用。“辐射源方位码”测试终端程序作为子VI被自动化控制主VI程序动态调用，接收来自信号源发射的信号。自动化控制主VI程序通过“获取控件[变体]”的方法得到“辐射源方位码”子VI传递过来的符合测试技术指标要求的方位码参数值，之后反馈给信号源输出功率，从而实现两个VI线程之间的通讯并进行数据交换。

设计实现的集成有信号源和“辐射源方位码”测试终端的自动化测试控制软件主控界面如图10所示。

图10 自动化测试终端界面

主控界面的左侧区域为信号源E8257D测试时需要设置输入的5个频点以及测试数据的运算与记录等布尔控件引用类触发事件源；右侧区域分布测试前需要预先设置的常量类输入控件值，以便整个测试过程中随时引用；中间选项卡控件区域显示5个频点对应的每次测试各个参数的实时测量值，逐步运行完成所有测试项后，数据填满选项卡内置各数组控件，单击Record布尔控件后数据自动填充动态测试数据记录表对应位置，完成最后测试数据的记录与保存工作。

4 自动测试功能验证与执行

启用自动化测试软件程序之前，需先确认主控计算机通过以太网卡与信号源E8257D建立TCP数据通信是否完好。主控计算机上的自动化控制程序能够对“辐射源方位码”子VI终端测试程序主界面进行可视化操控，两个界面同时运行且相互独立，实时观测数据变化，保证自动化控制线程与“辐射源方位码”子VI线程之间正常通讯与准确传输、交换数据。具体的自动测试步骤流程如图11所示。

图11 自动化测试程序流程图

单击自动化程序运行按钮，程控信号源线程发送模拟毫米波测试信号，动态调用子VI线程同步运行。待子VI运行5分钟左右，开始正式对测试频点进行测试。本文测试系统信号源输出频率共设置32G、34G、36G、38G、40G五个测试频点，脉冲PRI设置100μs，脉宽设置10μs.主控程序前面板5个频点布尔测试键依次按下，由于探测组件每一个接收模块存在2路接收通道，每套系统共计8个通道，因此每个频点测试次数n至少运行8次。待每次测试完成后，点击Record控件，数据自动填充预先编辑好的Word版测试记录表格，最终存储至对应文件夹。至此，整个自动化测试程序运行完毕。

5 结束语

基于LabVIEW的某毫米波探测组件自动化测试系统针对实际调试交验过程中人工测试效率提出问题，构建自动测试模块的思路，利用主控计算机和程控仪器搭建自动化测试平台。结论如下：

1)实现了程控仪器的“命令式”TCP数据通信，无需仪表驱动程序方可轻松建立控制关系。

2)证实了动态调用子VI测试系统的可行性与便捷性，实现了两个终端界面并行运行且相互独立，完成了多个线程之间实时的数据交换。

3)测试结果验证了软件功能的正确性，实现了测量的自动化、测试数据的可视化、以及数据记录的有序管理。

4)自动化测试控制平台改变了以往繁琐的手动测试过程，既节省了测试测量时间，又提高了测试测量的精确度，具有一定的通用性。