新一代自动测试系统集成技术体系研究

作者/季汉国、周辉，中国电子科技集团公司第四十一研究所

新一代自动测试系统集成技术体系研究

作者/季汉国、周辉，中国电子科技集团公司第四十一研究所

本文通过对自动测试系统的各种测试需求进行分析，结合国内外发展现状，梳理自动测试系统的硬件体系架构与软件体系架构，对自动测试系统的集成技术进行分析研究，总结系统集成的核心技术体系，形成自动测试系统系统集成方法与策略。

自动测试系统；集成技术；体系；硬件；软件

1. 自动测试系统

自动测试系统（Automated Test System，ATS）是以计算机为核心，在程序控制下能够自动完成某种测试任务的测量仪器和其它设备的软硬件有机整体。自动测试系统集成技术体系研究是使所研制的自动测试系统对一大类或多类测试需求具有通用性。

2. 系统集成技术的分类

我国测试系统的发展起步较晚，各家由于技术体制与管理体制不同，使得“传统一对一系统集成技术”成为目前我国的主流系统集成技术。

通过梳理我国自动测试系统体系架构，摸清了我国自动测试系统的不足，及时调整思路，开展了“基于平台一对多集成技术”的研究工作，目前该集成技术已经初具规模。

基于目前自动测试系统集成规模越来越大、集成成本也越来越高、测试效率的提高已经出现瓶颈问题等因素，目前正在酝酿开展“基于软件无线电的面向对象集成技术”的研究工作，目的是提高硬件资源的复用率，降低成本，通过软件加载方式，避免开关系统规模的扩大，提高测试效率。

下面将对三种集成技术进行详细的分析研究。

2.1 传统一对一系统集成技术

“传统一对一系统集成技术”为专用的测试系统，顾名思义就是一套系统仅满足一套装备的测试需求。该模式针对用户提出的需要，从硬件、软件和结构方面进行详细的设计，通过与用户不断的沟通交流，确定实施方案，然后开展采购与设计工作，到用户方进行调试，直到用户满意为止。

“传统一对一系统集成技术”开发的系统规模较小，应用目标比较单一，自动测试设备（ATE）与相应的测试程序集（TPS）合在一起开发，如图1所示。

总的来说是自顶向下，由粗到细，首先完成系统需求分析和系统设计，然后分别完成硬件系统与软件系统的研制，再集成到一起进行总体联调。完成以后的系统，还需要经历现场维护、修改和进一步完善的阶段。硬件研制和软件编制在硬件系统集成和TP编程调试阶段将进行融合，进行软件平台研制和仪器驱动程序的开发。传统一对一系统集成技术集成的系统虽然规模较小，测试效率比较高，但是也存在很大的不足，无法适应市场的千变万化，具体不足如下：

图1 传统一对一系统集成技术研制流程

(1)通用性差，一套系统仅能满足一套设备的测试需求；

(2)信息接口不统一，无法与其它系统进行数据交互；

(3)技术体制多样，无法实现测试程序的移植；

(4)可扩展性差，进行功能升级时，必须由系统研制厂家从代码底层进行重新编写；

(5)系统设计周期长，一般每套系统的供货至少要6个月以上。

2.2 基于平台一对多集成技术

“基于平台一对多集成技术”是在综合了国外第二种和第三种集成技术，结合我国自动测试系统的发展现状与技术条件基础上，提出的一种通用开放式的集成技术，该种集成技术满足大型工程多种装备的不同测试需求，并满足同类装备各种生命周期内的测试需求。

“基于平台一对多集成技术”集成的自动测试系统的要求是：为各系列自动测试系统提供统一的、通用的ATE平台，包括通用的硬件平台、软件平台和TPS开发工具，以及统一的、规范的接口标准。

“基于平台一对多集成技术”的研制流程如图2所示。

图2 “基于平台一对多集成技术”研制流程

“基于平台一对多集成技术”的研制流程分三条线进行，技术线、需求线与具体需求线，通过技术线，分析不同装备的信号特征，找出共性，结合相关的标准，研制通用开放的通用测试平台，该平台包括软件平台与硬件平台，其中软件平台包括软件架构制定和TP开放软件等，硬件平台研制各总线的测试设备和接口适配器，依据装备需求填平补齐。通用测试平台与具体装备的需求相结合，通过更换适配器方式，进行跨平台的横向集成；通过裁剪方式，进行全寿命周期纵向集成。

采用“基于平台一对多集成技术”，可以达到如下目的：

(1)降低ATE的开发成本；

(2)能有效的处理ATE的硬件及软件的过时更新；

(3)使测试程序集(TPS)的开发工作量减至最小；

(4)降低总的测试系统规模；

(5)使生产过程用的测试系统和现场用测试系统两方面的研制均受益，因为该结构可在不同的测试级别上共享。

2.3 基于软件无线电的面向对象集成技术

“基于软件无线电的面向对象集成技术”是采用合成仪器技术，通过软件加载的方式，实现不同装备不同参数测试的一种集成技术。

合成仪器(SI)是一种模块化的硬件和软件测试方案，这个概念包括将单独的硬件和软件测试模块连接成一个新颖紧凑的系统来仿真标准仪器，其最终结果是产生一种形态可变的通用系统架构，以便能够设计可扩展的自动测试系统，更灵活地引入新技术，改造自动测试系统以适应新的测量应用。模块可在各种不同测量环境中重复使用，这不仅可延长自动测试系统的使用寿命，降低系统的寿命周期总成本，还可避免产品过时。

传统测试仪器往往是一些功能单一的专用仪器，进行系统测试时是用一种仪器进行一类测试，通过多种仪器实现一组完整测试。在许多情况下，不同仪器具有类似的内部功能（如D/A转换器、滤波器、衰减器等），对于合成仪器，其原理就是考虑删除系统的冗余部分，将这些相同的部分进行模块化，合成这些仪器的测量功能到一组功能模块上，这样我们使用一台SI就可满足多种信号的测量要求，而不再需要许多专用、单功能的激励和测量仪器。

SI是基于软件的系统，是虚拟仪器的子集，其最大特点是“可重配置”，基础构件模块可通过软件命令调整和重配置，以模拟一种或多种传统测试设备，SI很容易仅通过软件修改就可增加新的测试能力，而传统的仪器需要增加专用的硬软件。

“基于软件无线电的面向对象集成技术”的研制流程如图3所示。

图3 “基于软件无线电的面向对象集成技术”研制流程

“基于软件无线电的面向对象集成技术”类似基于“基于平台一对多集成技术”的研制流程，也分三条线进行，技术线、需求线与具体需求线，通过技术线，分析不同装备的信号特征，找出共性，研制通用测试平台，该平台包括软件平台与硬件平台，其中软件平台包括软件架构制定和参数测试软件等，硬件平台研制各类上下变频模块与信号处理模块等，根据具体测试需求，加载不同的测试软件，完成测试。

采用“基于软件无线电的面向对象集成技术”，可以达到如下目的：

（1）大大降低系统规模，节约成本。

（2）减少了软件中的设置，提高了软件运行效率。

（3）三种维修体制共享一套系统，提高系统集成效率。

3. 结束语

本文研究了国内当前用于自动测试系统研制生产过程中的三种集成技术，深入浅出地分析了三种集成技术的技术特点以及自动测试系统集成技术的发展趋势，为新一代自动测试系统发展提供了相关理论基础。

＊ [1]李行善,左毅,孙杰.自动测试系统集成技术.电子工业出版社,2004