嵌入式系统测试工具——ETest

设备组成

Etest_CPS系统主要由硬件组件和软件组件构成。硬件组件主要包括PCI机箱作为基础平台，在此基础上集成PCI控制器，并搭配各类PCI接口卡以实现多端口扩展。其中包含用于测试设计的模块集合以及一系列辅助功能如曲线数据生成工具等

各模块主要功能

（1）硬件部分

Etest系统的硬件架构遵循标准机柜设计规范；主处理单元基于PCI工业控制计算机平台构建；各类功能模块通过PCI总线系统实现统一管理；主要硬件部分的技术指标将在后续表格中详细列出。

① 机箱

官方标准19" 4U台式机箱

②控制器

处理器组：采用Intel GM45架构并集成高速缓存设计。动态存储器：配备8GB DDR III 1066MHz模块，并支持扩展配置。机械硬盘：容量为500GB的硬盘组件允许便捷升级与维护。

③ARINC429模块

提供通道配置选项：发送与接收通道各有2个
可选传输速率包括100K、50K、48K以及12.5KBPS，并且允许用户自行设定波特率
采用FIFO与Schedule两种不同的发送模式
采用多种SDI与Label接收到的不同过滤模式
具备时间戳功能
同时能够处理中断事件与外部触发信号

④1553B模块

严格遵循MIL-STD-1553B通信协议规范

⑤ RS232/422/485串口模块

通讯协议：支持异步配置的RS232/422/485通信协议
通道数量为RS232、RS422及RS485各8个通道
最大波特率可达8M，并可根据需求进行定制设置
数据位长度、停止位和校验位均可通过软件进行参数配置
系统提供两种数据处理模式：协议接收与透明接收
在协议接收模式下，支持接收到帧头标记
而在透明接收模式下，则支持过滤特定的数据报文
系统能够检测并报告FIFO满载与空闲状态
接收到队列的最大容量可达32M字节空间
发送队列采用每通道独立设计，并支持最大容量达16KB的数据传输能力
硬件具备中断源检测以及外部信号触发接口

⑥ CAN模块

该设备能够遵循并兼容采用 CAN 2.0A 和 CAN 2.0B 协议的标准框架设计；
设备提供标准帧格式及扩展帧格式的支持；
该设备具备双向通信功能（即 CAN 发送与 CAN 接收均得到实现）；
该设备具备精确的时间戳功能（精度可达 1 微秒）；
DC 2500 V 系统供电条件下具备电气隔离保护功能；
该设备能够处理数据帧格式及远程接续框（remote frame）格式；
该设备的 CAN 控制器可配置为 5 千比特每秒至 1 兆比特每秒之间的任意波特率选择。

⑦ AD模块

采用单端与差分输入模式；支持高达每秒一百万次采样的单通道模式；可选输入范围包括±10V、±40V和±100V；ADC分辨率设定为十六位；量程档可通过手动设置调节；每个通道配置有32KB的队列长度；外设触发接口支持外部信号控制

⑧ DA模块

该设备采用64个独立通道进行输出；
该电路设计可调节的DAC分辨率设置为16位；
可调节的输出电压范围为±10伏特；
系统性能数据表明其具有出色的分辨率表现；
负载端等效电阻为10欧姆；
每通道的最大供电电流限制在10毫安培

⑨ 光隔离离散量I/O模块

该设备具备64通道的光隔离离散量输入输出能力，并且每个通道均具备光电隔离特性。该设备支持开关量输入28V以及GND/OPEN状态下的工作，并可承受从-60V到+60V的输入电压范围；同时最大可承受±60V的开关电压，并具有自恢复断路保护功能

（2）测试设计软件模块

测试设计软件模块对待测系统及其对外接口进行建模，进行协议编辑及分析、创建测试监控、建立硬件规划、创建及管理测试用例，确定测试要准备的接口设备数量。其主要功能包括：
 进行测试方案管理，针对测试方案的操作有：新建方案、打开方案、保存方案。
 每个测试方案中，可以包含一个到多个测试项目，多个测试项目的存在使得每个测试方案可以完成多个测试项目的设计，便于开展多个配置项到系统的集成测试。
 测试项目有新建、重命名、删除和查看属性的操作。
 用图形化的方式对被测系统、外围系统及被测系统对外接口进行描述，包括接口数量和接口类型，包括RS422、1553B、CAN、AD、DA、DI、DO、CT、Freq-CT、TCP等类型；能够设定接口参数。
 创建接口协议，并使用协议描述语言进行协议描述，包括报文包头、包尾、校验等，描述各个字段类型及编码方式，以及分支、循环等结构。
 为了适应各种数据通信的需要，协议字段具有丰富的类型，包括：整形（无符号和有符号，8位/16位/32位/自定义长度）、浮点型、布尔类型、条件语句类型、分支语句类型、计算字段、校验字段、数组字段。
 创建测试监控，描述实时数据监控的监控内容和显示形式，并可设定报警条件。
 用户可以在测试监控模块添加测试监控并在监控面板上添加数据监控仪器，通过不同的类型监控仪器绑定协议字段或者字段按照某种公式运算的结果，从而在运行时通过监控仪器指针或数值的改变直观地显示出测试通讯时数据的变化。
 测试监控工具栏管理所有的测试监控仪表，包括数字表仪器，圆盘仪表，曲线图，枚举类型等。选择合适的监控仪表，将其拖拽到监控面板的合适的位置，即可添加该监控仪表到监控面板上。用鼠标拖拽监控仪表的边缘，即可调整其大小。
 打开“属性”标签页，可以修改测试仪表的属性。其中最重要的属性是“协议段”属性，表明了该监控仪表的数据来源。
 通过“协议段”属性右侧的展开按钮，可以打开“绑定数据协议”对话框，其中显示当前项目中的仿真模型中的所有的协议和协议段。
 测试仪表的数据源，既可以是一个协议字段，也可以是若干个协议字段组成的公式。
 在“绑定数据协议”对话框下部的输入框中输入协议字段，或协议字段组成的公式。双击需要的字段名称，可以添加该字段名称到自定义公式的光标所在位置。
 创建测试硬件规划，确定测试需要使用的接口板卡设备，以及接口板卡设备对应的资源。
 创建测试用例，并提供测试用例的管理方式，包括分组、删除、重命名等。
 创建测试用例的内容，包括使用测试脚本描述测试的过程，包括变量定义、条件语句、循环语句、输出语句、数学运算、函数定义等。
 提供测试脚本的扩展接口，能够实现向待测件的数据交互和数据自动解析，将比特流解析成具有意义的用户数据。
 提供时序控制的方式，能够按照一定的时序进行规定的操作。
 提供运行环境设置方式，设置测试运行期间的仿真模型服务器、数据中心服务器、测试执行服务器和客户端的IP地址和端口号。
 提供对标准输入输出监控进行配置的功能，确定标准输入输出监控的类别配置。
 提供测试脚本执行方式，能够运行用户选择的测试脚本；用户能够选择终止脚本运行。
 能够查看输出信息及错误信息。

（3）测试执行服务软件模块

测试执行软件模块是自动化测试执行软件的核心组成部分，并与客户端软件协同工作以驱动测试数据的生成与传输。主要实现以下功能：
 通过进程调度代理机制，在PCI控制器上启动包括测试执行程序、客户端进程以及服务器进程等在内的多个进程，并通过进程调度服务实现各子系统的协调运行。
 采用仿真模型服务器作为后台运行程序，在解析预先建立的仿真模型后完成数据收发模拟解析的任务。
 在数据中心服务器上集中管理通道中的收发数据包，并通过统一处理确保数据监控系统的分布式运行。
 解析并执行编写于测试用例文件中的各项操作指令。
 提供调试信息显示窗口程序，在仿真模型服务器以及数据中心服务器等运行程序中实时显示相关信息内容。
 对测试脚本文件中的变量定义、条件判断以及循环结构等语法要素进行相应的操作处理。
 实现对扩展接口的支持功能，在待测系统之间建立数据发送接收通道并完成数据解析任务。
 根据时序控制要求完成各项操作指令的具体实现。
 向客户端发送模拟的数据包序列，并接收客户端发送的数据包序列作为输入来源。
 在用户指定的时间节点之前停止当前待测用例的操作流程。
 记录并展示各待测用例的操作结果信息，并向相关人员展示实验报告内容。

（4）测试执行客户进程及数据监控模块

测试执行客户进程及数据监控模块运行于PCI控制器上。主要实现以下功能：
 提供设备驱动功能支持1553B、CAN、RS422、RS232、AD/DA/DI/DO等接口板卡的驱动能力。
 测试执行客户软件与测试执行软件均运行于PCI控制器中，并采用内存机制进行数据交换。
 与被测件通信时采用测试设计软件中预先配置好的通信参数设置。
 提供方便的硬件板卡扩展接口以实现新的硬件板卡的集成化部署。
 收集来自测试执行软件发送的测试数据注入包，并对其进行格式转换后通过通信板卡发送至待测件系统中进行处理。
 收集来自被测件发送的测试数据输出包并将其转发给测试执行软件系统进行处理逻辑判断与解析操作。
登录测试服务软件后将展示由测试设计软件所设计全部的测试监控界面允许用户选择一个或多个测试监控面板来进行实时的数据采集与监控工作流程的操作过程中的实时显示指定的数据信息并提供包括数字仪器仪表盘枚举项曲线图等多种形式的数据呈现方式以满足不同场景下的详细数据分析需求能够实时显示运行过程中的全部测试数据信息并支持多种数据展示格式如解析协议数据二进制八进制以及十六进制形式供用户根据实际需求选择使用能够设置特定的数据过滤条件实现仅显示满足条件的数据内容同时也能设定报警条件当检测到符合预设指标时会以明显的方式突出显示相关报警信息为便于深入分析可以选择性地查询某个时间段内的报文记录或某个协议字段内的具体数据信息此外还可以对获取到的数据进行统计分析并生成相应的曲线图形供直观观察与分析使用

（5）设备资源管理软件模块

该软件模块为系统提供基于测试设备及通道的资源管理功能，并支持系统设备扩展接口。其核心功能包括：动态添加或删除系统中的测试设备；动态调整系统中测试设备的数量；动态增删测试设备包含的通信通道；动态调整通信通道的数量与类型；以及将相关数据持久化存储至设备资源文件中并供测试设计软件调用。

（6）辅助工具

工具软件提供了嵌入式系统测试时部分常用的软件工具，主要包括以下软件模块：
 曲线数据生成工具；
具有曲线数据编辑、坐标选择、曲线数据读取、曲线数据存储等功能，配合测试执行软件，提供一种测试数据生成手段。
 应用协议接口调试助手；
具有应用协议解析功能的串口(RS232/422/485)调试助手，可实现串口(RS232/422/485)接口的设置、数据收发，接收时自动解析为上层应用量，发送时自动按照应用数据形成接口数据包。
 测试数据记录与查看工具；
在测试执行时，可记录测试执行中的数据，供测试执行结束后查看与分析，包括协议选择、数据过滤、报警条件设置功能。
 应用协议生成工具；
提供应用协议的表格化编辑功能，可以设置协议的字段组成、字段类型、字段默认取值等。
 协议模板管理工具；
将所编写的应用协议存储为协议模板，以实现协议复用，可实现模板库的管理，包括添加模板、导入模板、编辑模板等功能。
 CRC插件诊断器与CRC插件生成器
提供CRC校验算法的设计功能，可设计自定义的CRC算法，诊断其算法正确性，并最终形成协议描述语言中的CRC字段算法插件。
 测试报告生成工具
具有测试报告模板编辑与管理与测试报告自动生成功能。