嵌入式系统测试平台——ETest

设备组成

该Etest_CPS系统主要由硬件组件与软件组件构成。其硬件架构集成了PCI机箱、PCI控制器以及多种功能性的PCI接口模块。系统运行所需的软硬件资源通过统一的管理平台实现高效配置与优化配置。在功能配置方面，则整合了测试规划与设计工具模块（TPDT）、运行管理与服务支持平台（RMSSP）、数据曲线生成功能（CCGF）、CRC插件的自动生成及性能诊断（CRCPDA）、测试数据记录与查看界面（TDRVIW）、应用协议生成工具（APGTOOL）、应用协议模板管理功能（APPtemplate）以及自动化测试报告自动生成系统（ATSRS）等核心功能块。

各模块主要功能

（1）硬件部分

Etest硬件部分遵循标准化配置方案，在机房内部采用了统一化的机柜布局。其中主机应用基于PCI架构的工业控制处理器，并配备有多种类型的通用接口模块。各类接口模块均配备有基于PCI总线的接口卡以实现数据传输功能。主要硬件部分的各项技术参数及性能指标将在后续章节中进行详细说明。

① 机箱

标准配置为19.0英寸的4U台式机箱

②控制器

芯片组：由Intel GM45与ICH9M集成构成；内存容量为8GB DDR III类型，并支持1066MHz频率运行；用户可自行升级至更大容量；硬盘容量为500GB，并支持拆卸更换；此配置适合追求灵活存储需求的用户。

③ARINC429模块

在通道配置中，设置发送与接收通道各为2个。涵盖100千巴比特秒到48千巴比特秒之间，并允许用户设定任意波特率。提供FIFO与调度两种不同的发送模式选项。同时兼容SDI信号与带有标签的信号输入这两种接收过滤模式。具备时间戳功能。同时响应中断事件与外部触发事件

④1553B模块

严格遵循MIL-STD-1553B标准

⑤ RS232/422/485串口模块

该类通讯协议具备异步配置功能

⑥ CAN模块

该系统设计兼容遵循CAN2.0A及CAN2.0B协议；
通道数设置为4；
系统实现了双向通信功能，并支持采用CAN总线发送与接收操作；
具备精确的时间基准功能，并保证时钟精度达到1微秒等级；
提供DC至2500伏特的电气隔离防护功能；
可处理标准数据帧类型以及远程数据帧格式；
配置灵活的波特率选择范围（5千到1兆比特每秒）。

⑦ AD模块

64路单通道/32路差分输入；支持的输入电压范围包括±100V、±40V和±10V；ADC有效分辨率达到16位；量程设置调节方便；FIFO大小为32 KByte每通道；外同步触发功能具备

⑧ DA模块

64个通道的输出性能
该DAC模块具有高达16位的分辨能力
其工作电压范围为±10伏特
该设备能够达到极佳的准确性表现
其负载电阻值设定在标准的10欧姆水平
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

该设备提供以下特点：
具有单模光纤连接的高密度光隔离模块化设计；
每个光纤通道具备光电隔离特性；
可实现28伏特及高阻态（OPEN）的开关量信号，并可在 ground（GND）及 open（OPEN）状态下正常工作；
可接受从-60伏特到+60伏特的广泛输入电压范围；
允许最大开关电压达到±60伏特；
配备主动式自愈断路保护功能。

（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

自动化测试执行软件的核心组件是测试执行软件模块，在此基础之上与客户端系统协同工作完成数据交互。该模块包含多个功能子系统：

1. 后台运行进程调度服务程序：根据预先定义的测试设计规范，在PCI控制器上启动并协调运行客户端程序、服务器程序以及测试执行程序。
2. 后台运行仿真模型服务器：通过解析预先建立的仿真模型实现数据收发过程的仿真解析。
3. 后台运行数据中心服务器：在用例执行过程中集中管理通道数据传输信息以保证分布式监控的有效性。
4. 后台运行用例服务器：负责解析并处理预定义的测试用例。
5. 提供调试信息展示界面：呈现运行状态信息供操作人员查看。
6. 解析并处理复杂的编程逻辑包括变量声明条件判断循环结构输出操作数学运算函数调用等关键语句的功能。
7. 实现对外部设备的数据发送接收以及数据解码的功能。
8. 按照规定的时间序列控制流程对整个测控过程进行协调管理。
9. 作为客户端系统的重要接口提供实时的数据注入接收功能以保证测控过程的有效性。
10. 在特定条件下能够响应用户指令停止当前待测系统的相关操作流程。
11. 完成所有测控任务后记录并展示最终的结果数据以便于后续分析评估

（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PCI控制器上。主要实现以下功能：
 提供设备驱动功能，实现1553B、CAN、RS422、RS232、AD/DA/DI/DO等接口板卡的驱动能力。
 测试执行客户软件同测试执行软件均运行在PCI控制器中，采用内存机制交换数据。
 同被测件通信使用测试设计软件中配置好的通信参数。
 提供方便的硬件板卡扩展方式，方便新的硬件板卡的集成。
 接收来自测试执行软件发送的测试数据注入包，进行数据格式的转换，并通过通信板卡发送到待测件。
 接收来自被测件发送的测试数据输出包，并转发到测试执行软件。
 登录测试服务软件后，显示测试设计软件设计的全部测试监控界面，可选择一个或多个测试监控面板进行测试监控。
 运行指定的测试监控，在测试执行过程中实时显示指定的测试数据，提供数字仪器、仪表盘、枚举项、曲线图等数据监控方式。
 可以实时显示测试执行中的测试数据；
 可以以解析后的协议数据格式显示测试数据，也可以以二进制、八进制、十六进制显示测试数据。
 可以设置数据过滤条件，实现界面显示特定数据的功能。
 可以设置数据报警条件，当出现某种特性数据时，软件以醒目的形式显示出满足报警条件的数据。
 可以进行数据查询，可以查询某个时间段的报文，也可以查询某个协议字段的数据。
 可以对指定的数据进行统计，也可以查看数据曲线图。

（5）设备资源管理软件模块

该模块为测试环境提供完整的硬件资源管理功能，并支持通过API实现扩展功能。具体而言：

• 新增或移除现有测试设备；
• 更新其数量；
• 新增或移除现有通道；
• 更新其数量和类型；以及
• 将相关数据存储至资源文件并在设计软件中调用

（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。