電子論文刊發(fā)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程測(cè)試平臺(tái)

　　本篇文章是由《計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索》發(fā)表的一篇電子論文，是由中國(guó)電子科技集團(tuán)公司主管、華北計(jì)算技術(shù)研究所主辦的國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)級(jí)高級(jí)學(xué)術(shù)期刊，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)刊。報(bào)道計(jì)算機(jī)(硬件、軟件)各學(xué)科具有創(chuàng)新性、前沿性、導(dǎo)向性、開(kāi)拓性及探索性的科研成果。

　　 摘要：基于現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)和集成技術(shù)的思想提出了一個(gè)新型的計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。就該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，最后通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程測(cè)試平臺(tái)對(duì)提出的模型進(jìn)行了論證。

　　關(guān)鍵詞：集成;面向?qū)ο?虛擬儀器;測(cè)試

　　1 引言

　　人類(lèi)在從事社會(huì)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)交往和科學(xué)研究中，都與測(cè)試技術(shù)息息相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的提高，測(cè)試的重要性日益凸現(xiàn)�，F(xiàn)代化的科研工作不僅需要對(duì)多參數(shù)、相關(guān)參數(shù)、瞬間信息進(jìn)行陜速、實(shí)時(shí)、連續(xù)、準(zhǔn)確的捕捉和測(cè)量，且需完成浩繁的數(shù)據(jù)處理工作。這些測(cè)試任務(wù)均非手動(dòng)或人工測(cè)試所能完成的，這就必須采用自動(dòng)測(cè)試手段。國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家早已在20世紀(jì)80g代末就推出了跨世紀(jì)的總線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)及產(chǎn)品，它采用開(kāi)放的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，使用戶(hù)在最短的時(shí)間內(nèi)利用總線(xiàn)式儀器和軟件，靈活組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，大大節(jié)約了測(cè)試時(shí)間并降低了測(cè)試費(fèi)用。目前，數(shù)字化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化已成為測(cè)試儀器發(fā)展的新趨勢(shì)，采用各種各樣先進(jìn)技術(shù)的第3代電子測(cè)試儀器將不斷問(wèn)世。

　　2 計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程測(cè)試平臺(tái)的組成結(jié)構(gòu)

　　測(cè)試儀器從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)過(guò)渡，從單臺(tái)儀器向多種功能儀器組合過(guò)渡，從完全由硬件實(shí)現(xiàn)儀器功能向軟硬件結(jié)合方向過(guò)渡，從簡(jiǎn)單的功能組合向以個(gè)人計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成通用測(cè)試平臺(tái)過(guò)渡，從硬件模塊向軟件包形式過(guò)渡是今后電子類(lèi)測(cè)試儀器的發(fā)展新動(dòng)向[1]。一種基于先進(jìn)PC技術(shù)的被人們稱(chēng)之為“2000技術(shù)”的新概念[2]，被使用在測(cè)量?jī)x器上，使測(cè)量?jī)x器的性能獲得最大程度地提高。這種以計(jì)算機(jī)軟硬件和總線(xiàn)技術(shù)為核心的“2000技術(shù)”，它包括高速總線(xiàn)技術(shù)USB/IEEE1394/Ethemet、儀器總線(xiàn)接口驅(qū)動(dòng)技術(shù)IⅥ 、Windows2000及其Windows CE操作系統(tǒng)、簡(jiǎn)化儀器數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎nternet訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)Socket Data、基于元件目標(biāo)模式(COM)的儀器軟硬件互操作技術(shù)OPC、軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)等等。圖l為計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。

　　被測(cè)信號(hào)(例如溫度、流量、壓力、動(dòng)不平衡量，噪聲等)經(jīng)傳感器變換為電流或電壓信號(hào)。如果信號(hào)太弱，則應(yīng)經(jīng)過(guò)前端預(yù)處理電路進(jìn)行放大或?yàn)V波等處理，經(jīng)光電隔離或電磁隔離后，由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送^、微機(jī)處理子系統(tǒng)中。微機(jī)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)所采集到的信號(hào)進(jìn)行必要的處理，由數(shù)據(jù)分配子系統(tǒng)和接口輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，或由基本I/O子系統(tǒng)輸出到CRT，打印機(jī)或繪圖儀等。

　　2.1 微機(jī)基本子系統(tǒng)

　　微機(jī)基本子系統(tǒng)可以為普通的PC機(jī)，工控機(jī)等，這種計(jì)算機(jī)采用通用型微處理器，具有良好的通用性和兼容性的特點(diǎn)。可以分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，軟件系統(tǒng)采用多任務(wù)操作系統(tǒng)系統(tǒng)Windows2000和面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)工具Visual Studio.net。

　　2.2 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由傳感器，信號(hào)調(diào)理電路和總線(xiàn)接口芯片組成(如圖2)。數(shù)據(jù)經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，需要進(jìn)行放大、濾波、隔離等處理，由多路開(kāi)關(guān)選通后，送采樣保持器，然后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，通過(guò)接口芯片送人計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。我們用的接口為PCI總線(xiàn)接口，接口芯片可以為AMCC公司的$5933，PLX公司的9054等。專(zhuān)用芯片可以實(shí)現(xiàn)完整的PCI主控模塊和目標(biāo)模塊接口功能，將復(fù)雜的PCI總線(xiàn)接口轉(zhuǎn)換為相對(duì)簡(jiǎn)單的用戶(hù)接口，用戶(hù)只要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換后的總線(xiàn)接口即可。亦可采用可編程邏輯器件(EPLE或FPGA)實(shí)現(xiàn)通用PCI總線(xiàn)接口。

　　2.3 數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)

　　近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展十分迅猛，Intemet和PC網(wǎng)絡(luò)正在逐漸地改變?nèi)藗兊纳�活和工作方式。為了滿(mǎn)足測(cè)試系統(tǒng)互連、測(cè)試數(shù)據(jù)共享和提高測(cè)試系統(tǒng)工作的可靠眭等方面的需要，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也逐漸地被應(yīng)用到了測(cè)試領(lǐng)域，從而為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達(dá)帶來(lái)了一些新的方法和途徑。在系統(tǒng)組建方案中，可以通過(guò)配置一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)端測(cè)試節(jié)點(diǎn)來(lái)完成測(cè)試任務(wù)，并將測(cè)試的數(shù)據(jù)發(fā)送回一臺(tái)本地PC。

　　2.4 數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)

　　通過(guò)輸出信號(hào)來(lái)推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)控制的功能。例如停止或啟動(dòng)測(cè)試設(shè)備等。

　　3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的建立

　　3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程測(cè)試平臺(tái)是基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)和服務(wù)器/瀏覽器結(jié)構(gòu)的[3]。數(shù)據(jù)采集工作站的任務(wù)由客戶(hù)機(jī)來(lái)承擔(dān)�？蛻�(hù)機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)通信的任務(wù)�？蛻�(hù)機(jī)也負(fù)責(zé)接收用戶(hù)命令、發(fā)送請(qǐng)求和網(wǎng)絡(luò)通信。服務(wù)器存儲(chǔ)客戶(hù)機(jī)的地址信息，并用來(lái)匯總采集數(shù)據(jù)，其本身也提供WEB等服務(wù)[4][5] 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，實(shí)線(xiàn)表示物理連接關(guān)系，虛線(xiàn)表示網(wǎng)絡(luò)，虛箭頭表示邏輯概念，即請(qǐng)求可以從本機(jī)發(fā)出，也可能從網(wǎng)上獲得;同樣，響應(yīng)既可以回送本機(jī)，也可以發(fā)到網(wǎng)上。

　　3.2 系統(tǒng)的建立

　　網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)從應(yīng)用上劃分為3個(gè)分系統(tǒng)，1個(gè)應(yīng)用分系統(tǒng)，2個(gè)支持分系統(tǒng)，即網(wǎng)絡(luò)NETS 和數(shù)據(jù)庫(kù)分系統(tǒng)DBS。其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　中心站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用的是l00M 帶寬星型全交換式以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用TCP/IP協(xié)議作為主要網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。主要設(shè)備如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等都支持C/S和B/S結(jié)構(gòu)，并采用先進(jìn)的虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)按功能模塊劃分成不同子網(wǎng)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)選用Windows XP。

　　圖5為遠(yuǎn)程測(cè)試平臺(tái)主界面。進(jìn)入系統(tǒng)主界面[6][7]后，可以看到用戶(hù)操作區(qū)有三個(gè)選項(xiàng)卡：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)通信。數(shù)據(jù)采集選項(xiàng)卡主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和顯示，并且可以對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行處理。方法為在通道上單擊右鍵，可彈出操作菜單，然后進(jìn)行各項(xiàng)操作。數(shù)據(jù)管理選項(xiàng)卡里可以對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出和備份等各項(xiàng)操作。網(wǎng)絡(luò)通信選項(xiàng)卡可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)通信，包括和服務(wù)器，其他用戶(hù)的通信。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程測(cè)試平臺(tái)是一種超越單一特定對(duì)象的通用平臺(tái)。它不僅可以最大化地減少因測(cè)控要求改變、測(cè)控環(huán)境改變和測(cè)控設(shè)備變化所帶來(lái)的系統(tǒng)變化，還能夠?qū)崿F(xiàn)全系統(tǒng)范圍內(nèi)資源的最佳分配，并得到最好的資源共享效果，同時(shí)也支持測(cè)控設(shè)備的即插即用[8]。這種模式的提出無(wú)論是對(duì)企業(yè)生產(chǎn)、測(cè)試項(xiàng)目的技術(shù)改造，還是對(duì)于節(jié)約資源，進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展都具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。

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