航天器姿态控制系统半实物仿真平台ETest的研究
设备组成
Etest_CPS系统主要由硬件平台与功能模块构成。硬件平台基于PCI架构的硬件配置实现对外围设备的高效集成。其中包含PCI机箱、PCI控制器以及多种类型接口板卡等核心组件构成硬件基础架构。在软件层面则包含了测试设计相关功能的软件组件以及支持测试执行的各种功能模块如测试执行服务软件模块测试客户端运行环境支持模块设备资源管理核心组件等关键要素，并整合了曲线数据处理生成与CRC插件开发相关的辅助工具实现了完整的自动化测试流程支持体系
各模块主要功能
（1）硬件部分
Etest硬件部分按照标准机柜进行结构化布局, 主机被选用为PCI工业控制计算机, 各类接口板块被选用为PCI总线接口板卡. 具体技术规格参数可在相关技术文档中查阅.
① 机箱
主流19英寸4U高台式机箱
②控制器
芯片组部分由Intel GM45处理器与ICH9M整合高速缓存技术构成。
内存规格为8GB DDR III 1066MHz，并支持用户自行扩展。
硬盘容量为500GB，并支持拆卸更换
③ARINC429模块
提供双向通道支持，并可同时配置多达两个发送与接收通道。
可灵活设置数据传输速率至12.5千比特每秒，并覆盖包括100千、50千、48千在内的标准波特率选项。
允许选择FIFO队列模式或基于定时任务的定时发送模式。
可配置基于设备ID的标签过滤模式或基于触发事件的时间戳过滤方法。
具备时间戳记录功能。
可检测并响应中断事件以及外部触发信号。
④1553B模块
严格遵循MIL-STD-1553B通信标准
⑤ RS232/422/485串口模块
支持异步通信的RS-232/RS-422/RS-485协议的软件配置
⑥ CAN模块
该系统可兼容遵循CAN2.0A及CAN2.0B协议的设备；
通道数设置为4个；
该系统能够实现双向通信功能，
其中包含标准 CAN 发送与接收功能；
系统具备精确的时间基准特性，
并支持1微秒级的时间同步精度；
系统配备DC 2500V电气隔离保护装置；
支持处理数据帧与远程帧的通信需求；
该控制器可配置其波特率设置于5千比特/秒至1兆比特/秒范围内。
⑦ AD模块
单端与差分输入通道数分别为64路和32路；设备的最大可采样速率达1 MSPS；支持±10V、±40V和±100V的输入范围；ADC分辨率采用16位格式；量程设置可通过软件完成；每个通道配置有32 KByte的环形缓冲区（FIFO）；外触发信号响应及时
⑧ DA模块
64个通道的输出
DAC分辨率采用16位
该设备可提供从-10伏至+10伏的正弦波DAC信号
该电路能够达到±0.2%的分辨率精度
负载端等效电阻为10欧姆
每个通道的最大供电电流限制在10毫安
⑨ 光隔离离散量I/O模块
具有离散量输入输出功能的光隔离装置拥有^{1}$ $ 个独立通道；每条通信链路均配备独立的光电隔开电路；该设备可实现^{1} 开关量控制于 28\text{ V}/\text{OPEN}及 \text{GND}/\text{OPEN}状态下开断操作；其兼容工作电源范围为 - 6 \sim + 5 V；最大额定工作电源为\pm 5$ V；并具备自愈式过流防护能力以保障系统稳定性。
（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
测试执行软件模块为自动化测试执行软件的主要部分，与客户端软件相配合，驱动测试数据，进行自动化测试执行。主要实现以下功能：
提供进程调度服务后台运行程序，在进程调度代理的帮助下，根据测试设计软件的设计，在PCI控制器上启动测试执行、客户端、服务器等进程，并通过进程调度服务协调各个软件的运行逻辑。
提供仿真模型服务器后台运行程序，通过仿真模型服务器解析测试设计所建立的仿真模型，实现测试执行时数据收发的仿真解析服务。
提供数据中心服务器后台运行程序，在测试用例执行过程中，在数据中心服务器中集中统一处理通道中的收发收据，确保数据监控的分布式实现。
提供用例服务器后台运行程序，解析处理测试设计中所编写测试用例的执行过程。
提供标准输入输出监控窗口程序，可以显示仿真模型服务器、数据中心服务器、客户进程以及用例服务器运行过程中的调试信息。
解析测试脚本中的变量定义、条件语句、循环语句、输出语句、数学运算、函数定义等语句，进行相应的操作。
解析测试脚本扩展接口，实现向待测系统进行数据发送/接受和数据解析。
解析测试脚本，按照时序控制要求进行操作。
向客户端软件发送的测试数据注入包；接收客户端软件所发送的测试数据输出包。
按照用户要求即时停止测试用例的执行。
记录并显示测试用例的执行结果。
（4）测试执行客户进程及数据监控模块
该模块主要实现以下功能：
- 支持多种设备驱动功能，并具备1553B、CAN、RS422、RS232等接口板卡的驱动能力。
- 该模块在PCI控制器上运行并与测试执行软件共享内存机制以交换数据。
- 与被测设备通信时采用预先配置好的通信参数设置进行配置操作。
- 提供灵活的硬件扩展接口以方便集成新类型的硬件卡类设备。
- 收集并解析来自测试执行软件的数据包，并将其转换为相应的数据格式后发送至待测对象端口处进行处理操作。
- 收集并解析被测对象发送的数据包，并将其转发给测试执行软件进行后续处理操作完成工作流程中的数据传递环节设计工作流程中的数据传递环节设计工作流程中的数据传递环节设计工作流程中的数据传递环节设计工作流程中的数据传递环节设计工作流程中的数据传递环节设计工作流程中的数据传递环节设计工作流程中的数据传递环节设计工作流程中的数据传递环节设计
（5）设备资源管理软件模块
该模块支持测试环境下的关键测试资源管理功能与扩展接口配置。主要实现了以下功能：
· 新增或移除系统设备。
· 调整系统设备的数量。
· 新增或移除设备包含的通道。
· 重新配置设备包含的通道数量及其类型。
· 将设备信息存储至设备资源文件中，并在测试设计软件中进行调用。
（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。