基于ATEC6 自动测试系统仪器资源的改进研究

■ 段晓萌 刘登辉/北京飞机维修工程有限公司

1 ATEC6 自动测试系统架构概述

自动测试系统是一种极少或者不需要人员参与，由计算机控制，能够自动完成激励、测量、数据处理并输出结果的系统，在国防、科研以及生产领域广泛使用。自动测试系统通常包含测试计算机、测试软件、信号源、测量仪器、测试单元适配器（Test Unit Adapter，TUA）等。

ATEC Series 6（ATEC6）是一套用于民航机载附件排故的可编程自动测试系统，由测试控制计算机（Test Control Computer，TCC）、仪器资源、软件系统三部分组成，其架构如图1 所示。其中，TCC 通过管理运行软件系统驱动并调用仪器资源，实现机载附件的功能测试。TCC 与仪器资源在硬件上主要通 过GPIB（General-Purpose Interface Bus）、Ethernet 以及VXI 总线连接，在软件上通过SMART（Standard Modular Avionics Repair and Test）系统定义接口以及配置仪器资源。在设计应用之初，为保障ATEC6 自动测试系统的长周期服务支持，在SMART 开发软件中将ATE（Automatic Test Equipment）实体类、TUA 实体类以及TPS（Test Program Set）实体类分别进行了模块化编写，每个实体类都包含内属资源的程序集与处理器。为满足不同用户的测试需求，ATE 实体类中囊括了基于不同总线的仪器设备运行程序，并对不同的设备类型进行了相应配置。在进行软件系统安装时，上述开发程序会进行统一装载，之后依据当前测试系统装配的仪器实体资源安装对应的CFG 配置文件，以便在运行TPS 时测试系统能够正确识别并调用相关仪器资源。因此，用户在使用过程中可根据实际测试需求，在自动测试系统的资源手册中选配对应的仪器资源，在物理上完成接口及线缆的连接；软件上仅需安装对应的CFG 配置文件，无须添加或修改仪器资源对应的运行与配置程序集。

图1 ATEC6系统架构

2 自动测试系统仪器资源改进的必要性与可行性分析

自动测试系统历经了四代技术变革——专用型、台式仪器积木型、模块化集成型、网络化分布型，逐渐摒弃了模块化仪器专用机箱和控制器等设备，降低了系统搭建成本。此外，虚拟仪器的提出实现了用户定制化的仪器资源功能，同时催生了基于LXI（LAN eXtension for Instrumentation）的总线技术，实现了远程编程、控制、测试、故障诊断与数据记录，提高了自动测试系统的运行速度与产能。因此，随着仪器设备与总线技术的更新，过去基于VXI总线的仪器资源逐渐被淘汰，取而代之的是能够提供更快传输速率与远程控制的基于Ethernet 的仪器资源。

由于ATEC6 自动测试系统开发时进行了模块化的软件设计与配置，使得ATE内某一测试资源的替换不会影响其他仪器设备、TUA 以及TPS 的运行与配置。另外，由于ATE 实体类中包含不同种类的仪器设备运行与配置程序，并在软件系统安装时就进行了统一装载与配置，在后期使用过程中对仪器资源改进时，只要修改TCC 与仪器设备的物理连接并重新安装相应的配置文件，即可实现高效便捷的仪器资源更新。本文以ATEC6 DSO 测试仪器为例，从硬件与软件两方面阐述自动测试系统的仪器资源改进方案。

3 基于ATEC6 仪器资源的改进方案

ATEC6 投产之初使用的是LSA324信号分析仪，该分析仪没有操作控制面板与显示窗口，需要通过专用软件实现控制与显示。由于机载电子附件功能越来越复杂，对测试资源MULTIDEVICE的功能需求与日俱增，LSA324 已无法满足TPS 的更新需求。LSA324 基于GPIB 总线通信，数据传输速率低且维护成本较高。鉴于以上原因，在查询ATEC6 所支持的仪器资源手册后，考虑使用基于LXI 总线的RTE 1032 数字信号示波器进行仪器资源改进。

DSO 仪器资源改进方案主要分为硬件改进与软件配置两部分，主要流程如图2 所示。硬件改进主要包括机架布线调整、通信总线更换、交换机与网卡连接。首先，新旧两款DSO 尺寸上差异较大，在拆除旧款DSO 后，需要根据新款DSO 尺寸更改机架支撑臂位置，重新排布机箱后部线缆；其次，由于新款DSO RTE 1032 基于LXI 总线通信，因此需要拆除原有的GBIP 通信线，更换网线进行设备通信，保留原有接入DSO 通道、外部激励以及信号输出的BNC 线缆进行数据采集。此外，由于TCC 使用扩展网卡连接测试系统内网络设备，为保证仪器资源的可扩展性，可考虑使用以太网交换机。连接交换机与TCC 扩展网卡时，需注意扩展网卡接口定义——网口1 连接WAN、网口2 连接本地DHCP 服务器、网口3 连接以太网设备、网口4 暂作保留，具体连接架构如图3 所示。因此，接入系统的仪器资源在经过交换机后需连接至网口3，连接完毕后应在DSO 操作面板上检查确认其与网口3 处于同一网段。

图2 ATEC6仪器资源改进操作流程

图3 ATEC6以太网扩展卡端口分配

在完成硬件改进后，需要更新CFG配置文件，保证改进的仪器资源可被软件系统正确识别并调用。软件配置主要涉及ATE 的CFG 配置文件修改、安装与自测模块更新。CFG 配置文件包含ATE 上所有仪器资源、内部线缆以及资源间接口参数等信息，当改进仪器资源时，应修改其各个仪器通道所对应的总线类型、地址以及接口参数。针对DSO仪器资源改进，需要将GPIB 总线对应的代码IEEE 修改为LXI 总线对应的代码INTERNET，更改DSO 总线编号为其IP 地址，更新DSO 在系统内的地址与接口选项，再将修改完的CFG 配置文件重新安装。自测模块包含系统自测的相关配置说明。需要注意的是，只有配置文件被正确安装后才能更新自测模块。在重新安装自测模块的过程中，程序会读取更新装载成功的CFG 配置文件，以正确识别改进的仪器资源，保证自动测试系统正常运行自测程序。在执行完硬件改进与软件配置后，需要进行系统自测以检查仪器系统改进是否被正确操作完毕。

4 自动测试系统仪器资源改进方案

由于自动测试系统集成度高且系统架构复杂、成本高昂，因此要求的服务周期普遍较长，需要实时根据测试系统需求变化进行内部资源的改进。在执行改进工作前，需详细研究自动测试系统整体架构，分析不同功能模块之间的交互关系，评估改进方案对自动测试系统运行的影响；执行改进方案时，可从硬件和软件两部分入手，在硬件改进时除依据仪器资源通信特性完成系统搭建外，还应考虑整个测试系统的可扩展性。例如，考虑使用交换机，以保障后续增加仪器资源的可操作性与便捷性。在软件配置时，可从改进的仪器资源通信总线特性入手，修改并安装对应的配置文件，保证改进的仪器资源能够正常在系统内被识别调用。此外，还需更新自测模块，读取测试系统改进后的仪器资源配置信息，以保障自测功能正常运行，检测改进后自动测试系统内各资源模块的运行状况。