基于虛擬映射技術(shù)的軟件測試系統(tǒng)設(shè)計

1、基于虛擬映射技術(shù)的軟件測試平臺設(shè)計1. 前言軟件測試就是利用測試工具按照測試方案和流程對產(chǎn)品進(jìn)行功能和性能測試，甚至根據(jù)需要編寫不同的測試工具，設(shè)計和維護測試系統(tǒng)，對測試方案可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和評估。航天產(chǎn)品軟件的測試則是保證航天工程可靠性的重要步驟，因此為了進(jìn)行快速有效的軟件測試，除了軟件測試條件除了配備軟件測試工具軟件外，還需要提供用于確認(rèn)測試的硬件測試平臺，以便軟件快速開展確認(rèn)測試。傳統(tǒng)上對于航天嵌入式軟件的確認(rèn)測試平臺的測試設(shè)備采用一體化設(shè)計方式，即運行測試用例軟件的中央處理器與外擴IO板卡集成在同一個機箱內(nèi)部，編程、顯示、IO等均在測試設(shè)備上，導(dǎo)致設(shè)備體積較大，不利于進(jìn)行外場測試

2、，同時也是測試用例軟件的開發(fā)工具依賴于測試設(shè)備的硬件選擇上，導(dǎo)致測試用例開發(fā)軟件多樣化，浪費人力資源，測試效率較低。 為了解決以上問題，本文中提出采用虛擬映射技術(shù)的方法，將軟件測試平臺采用分體化設(shè)計，將軟件開發(fā)、顯示、運行完全從具體的測試設(shè)備中剝離出來，并且使上位機軟件的開發(fā)平臺與測試設(shè)備硬件平臺無關(guān)。對于高性能計算機而言，應(yīng)用的多樣性和復(fù)雜性，決定了高性能體系結(jié)構(gòu)的多層次、多粒度的異構(gòu)發(fā)展。在實際應(yīng)用中，為滿足需求大規(guī)模、多層次的異構(gòu)帶來大量的問題：開發(fā)的難度、軟硬件的支持、系統(tǒng)的可靠性、應(yīng)用的可移植性、如何高效的管理等，成為亟待解決的技術(shù)難題。虛擬映射技術(shù)可實現(xiàn)異構(gòu)資源的高效整合，應(yīng)用開發(fā)

3、環(huán)境的構(gòu)建，提高計算效率和負(fù)載遷移，而且有助于提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，能夠從底層物理結(jié)構(gòu)上創(chuàng)建多個結(jié)構(gòu)，從而滿足用戶自定義的需求。2. 虛擬映射系統(tǒng)設(shè)計原理SoC嵌入式系統(tǒng)是半導(dǎo)體發(fā)展趨勢，由于現(xiàn)有功能要求越來越復(fù)雜化、越來越小型化，所以簡單化、體積小、低功耗、價格低已成為半導(dǎo)體發(fā)展的方向。本文設(shè)計的SoC將整個系統(tǒng)集成在一個芯片上，使得產(chǎn)品的性能大為提高，體積顯著縮小。SoC根據(jù)特定規(guī)范，在設(shè)計中利用功能模塊的復(fù)用技術(shù)，把整個系統(tǒng)集成在單個(或少數(shù)幾個)芯片上，從而完成整個系統(tǒng)復(fù)雜功能的集成電路，具有更低的綜合設(shè)計成本和更高的可靠性。SoC芯片以MPU/MCU/DSP為核心，通過總線與其他

4、模塊相互連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和通訊控制等功能，形成一個完整的計算機系統(tǒng)。硬件原理設(shè)計包括核心板、載板、A/D板、多功能板、I/O板、RS422、CAN等模塊，PCB布線設(shè)計、電磁兼容性設(shè)計。本文設(shè)計的測試系統(tǒng)特點：1) 硬件通用化；硬件不需要重復(fù)開發(fā)，技術(shù)可積累，成熟度不斷提高，性能可靠性高。開發(fā)效率提高，降低開發(fā)成本。2) 功能軟件化；硬件可編程，豐富的接口單元，支持各種IP核，支持嵌入式操作系統(tǒng)，輕松移植各種驅(qū)動。功能軟件化的目的就是通過軟件滿足使用者開發(fā)各種功能應(yīng)用。3) 動態(tài)可重構(gòu)。可以加載一個或者多個配置文件，甚至采用部分可重配置技術(shù)，來支持器件按需即時對可編程邏輯功能進(jìn)行重新編程，實

5、現(xiàn)動態(tài)可重構(gòu)。系統(tǒng)設(shè)計原理框圖如圖1所示。圖1 系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)包括必備的載板、核心板以及可選配的各種擴展模塊，具有體積小、功耗低的優(yōu)勢。3. 虛擬映射系統(tǒng)組成根據(jù)需要，虛擬映射測試系統(tǒng)分為兩個部分，一部分功能可以由硬件實現(xiàn)，另一部分功能由軟件實現(xiàn)，設(shè)計時需要考慮軟、硬件功能的劃分。3.1 硬件環(huán)境測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用一體化測試箱，從電氣的角度分為以下幾部份：1) 輸入輸出模塊；2) 信號調(diào)理；3) 通訊接口；4) 電源。系統(tǒng)硬件原理框圖如圖2所示。圖2 系統(tǒng)原理框圖輸入輸出模塊系統(tǒng)中配置的輸入輸出模塊包含了數(shù)字信號的輸入輸出模塊與模擬信號的輸入輸出模塊，并配置了CAN及串口通訊模塊，涵蓋了原型機

6、系統(tǒng)的信號類型。信號調(diào)理為了增加系統(tǒng)適應(yīng)的靈活性，信號調(diào)理的可配置功能至關(guān)重要。系統(tǒng)中需要處理的信號包括數(shù)字量信號和開關(guān)信號的配置選擇，模擬量分為電流信號與電壓信號的配置選擇，在信號通道上可進(jìn)行單通道隔離與共COM端的配置選擇。3.2 軟件實現(xiàn)軟件內(nèi)容分為兩部分，一部分為嵌入式軟件，包括基于ARM的嵌入式Linux操作系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)、FPGA程序設(shè)計，生成各功能模塊驅(qū)動程序的DLL（動態(tài)連接庫）。另一部分為PC應(yīng)用軟件，包括基于Labview開發(fā)的應(yīng)用程序算法、邏輯分析等。軟件實現(xiàn)框圖如圖3所示。圖3 系統(tǒng)軟件框圖功能模塊驅(qū)動DLL包括：AD驅(qū)動、IO驅(qū)動、CAN驅(qū)動、COM驅(qū)動、DA驅(qū)動等

7、，經(jīng)Labview和VC+封裝后，支持使用者的自定義開發(fā)。4. 虛擬映射系統(tǒng)應(yīng)用本系統(tǒng)的接口設(shè)計如圖4所示。圖4 接口設(shè)計圖本虛擬映射系統(tǒng)可實現(xiàn)如下功能：1) 電壓采集：電壓范圍：-10V+10V，采集最大允許誤差極限：±0.02V，共8路，同步采樣，采樣率可達(dá)500kHz，可擴展；2) 電流輸出：電流范圍：4mA20mA，采集最大允許誤差極限：0.005mA，共6路，同步采樣，采樣率可達(dá)500kHz，可擴展；3) 狀態(tài)采集：采集無源常開觸點信號，共24路，隔離可達(dá)2.5kV；4) 狀態(tài)模擬：輸出無源常開觸點信號，共24路，觸點容量2A/30V，隔離可達(dá)2.5kV；5) 能夠與現(xiàn)場的RS232、RS422、CAN、以太網(wǎng)通訊設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。圖5 驅(qū)動接口軟件驅(qū)動接口如圖5所示，各功能模塊的驅(qū)動封裝在一個子vi中，使用者根據(jù)需要對其進(jìn)行操作、開發(fā)，可對信號進(jìn)行控制輸出、采集、通信等等。5. 總結(jié)隨著多核處理器、集群、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬映射技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢日益體現(xiàn)，不僅降低了成本、而且曾強了系統(tǒng)的安全性和可靠性。本文設(shè)計的虛擬映射測試系統(tǒng)，與傳統(tǒng)設(shè)計相比較，由于SoC技術(shù)將整個系統(tǒng)集成在一