万欣宇　李晓东

（中航工业西安计算技术研究所，陕西　西安　710068）

信息处理机综合测试设备的设计与实现

万欣宇李晓东

（中航工业西安计算技术研究所，陕西西安710068）

在机载计算机设备的研发周期中，测试是其中不可或缺的一个环节。为了提高测试的自动化程度，设计并实现了一种基于PXI的信息处理机综合测试设备。该设备使用虚拟仪器技术搭建了仿真平台，使用Python脚本进行测试程序的编写。实践表明，使用PXI虚拟仪器架构和LabWindows/CVI仿真软件开发环境进行仿真平台的搭建，结合Python测试脚本，有效地提升了测试的自动化程度和效率，并提高了设备的可配置化程度。

信息处理机自动测试PXI Python

1　引言

民用航空电子系统研发成本和研发周期的降低，除了依赖机载产品技术本身的提高和开发过程的约束，对测试验证设备也提出了很高的要求。在法国的图卢兹，存在着数家机载产品和系统的测试设备供应商，他们为空客乃至全球的机载产品提供服务。在民航领域，测试设备水平很大程度上反映着民航型号的水平，测试验证的水平和机载产品的技术是相辅相成、相互促进的关系。

信息系统作为民机上出现较晚的一个系统，其自身及其子系统的测试设备的发展也起步较晚。本文针对信息系统的子设备信息处理机，设计了一种基于PXI模块化仪器的综合测试设备，其中包含了信息处理机的激励软件和自动测试脚本。综合测试设备不仅能够随时对信息处理机的单个测试项进行测试，而且能够通过自动测试脚本进行自动测试，较大地提高了信息处理机的测试效率。

2　信息处理机综合测试设备架构设计

信息处理机综合测试设备采用了标准机架式设备，由PXI接口箱（含多种接口卡）、KVM、以太网交换机、接口转接箱和测试电缆组成。如图1所示。

图1　信息处理机测试设备构成图

综合测试设备的架构保证了能在信息处理机的集成过程中持续地对其进行模块级和整机级的测试，主要基于以下2点：

（1）灵活的硬件接口：进行模块级调试时，直接使用相应接口卡上的通用连接器；进行整机级测试时，通过接口转接箱连接整机的专用连接器；

（2）综合测试设备可以在当前硬件配置的条件下，通过开发不同的软件和脚本来满足不同的测试需求，减少冗余工作增加的成本，提高调试/测试效率。

3　硬件设计

基于PXI的综合测试设备采用了NI的PXI机箱和控制器，通信板卡选用国内外公司的货架产品，增加了平台的通用性和稳定性，减少了非货架产品的调试和排故成本。用户可根据实际情况对各个板卡进行配置，保证系统的灵活性。此外，系统还预留了PXI插槽［1］，提供了一定的可扩展空间［2］。

3.1PXI控制计算机

PXI控制计算机是综合测试设备的核心，由PXI机箱、总控制器板卡和PXI板卡3部分构成。综合考虑通用性和扩展性的要求，机箱选用了18槽3U PXI标准机箱PXIe-1075，槽位留有余量；控制器选用了PXIe-8135零槽嵌入式控制器，配合KVM；编程语言选择了NI的LabWindows/CVI进行功能仿真程序的开发。系统各功能板卡配置如下：

（1）PXIe-6220模拟量卡：该板卡提供16路模拟量输入/输出，通过输出模拟量信息作为信息处理机的状态输入，用于模拟飞机的飞行状态；

（2）方元明PCI-88 ARINC 429仿真卡：该板卡提供了8路收/发的ARINC 429数据通路，用于模拟航电系统与信息处理机之间的ARINC 429数据通信；

（3）PC-ES AFDX端系统子卡：板卡提供了2路冗余的AFDX数据通路，用于模拟航电系统与信息处理机之间的AFDX数据通信。

3.2线缆转接箱

线缆转接箱不仅具备了接口转接的功能，还集成了信号调理的功能，主要功能如下：

（1）将PXI板卡的通用接口转换成信息处理机电缆使用的专用接口；

（2）对PXIe-6220模拟量卡的输出信号进行调理，调理到信息处理机要求的范围内；

（3）通过（按钮）开关实时控制每个模拟量的通断；

（4）通过（按钮）开关实时控制信息处理机的上下电。线缆转接箱是信息处理机整机级测试时不可或缺的一部分。

3.3其它设计

综合测试设备各个部件均采用标准机架式设备。数字化显示的电压表和电流表保证了操作人员可以实时监控到设备的加电状态；一体化的KVM减小了设备的规模和重量，增加了便携性。

4　软件设计

4.1软件功能介绍

软件分为外围仿真软件和测试脚本2部分。

（1）外围仿真软件：外围仿真软件模拟了与信息处理机交联的外部接口和功能逻辑，为信息处理机提供了ARINC 429 和AFDX的航电总线数据激励，与信息处理机合起来构成了一套完整的功能逻辑，为信息处理机的测试提供了保障；

（2）测试脚本：测试脚本根据信息处理机的需求进行编写，一套完整的测试程序由一个总控脚本将完成各个单独功能的测试脚本连接起来，进行自动（或半自动）测试。

4.2软件架构

综合测试设备的软件架构如图2所示。

图2　软件架构图

所有软件的开发均在Windows XP上进行。外围仿真软件开发环境为NI LabWindows/CVI［3］，数据库部分使用SQLite 3，数据采集板卡驱动软件为NI DAQmx8.5；测试脚本使用Python 2.7进行开发和运行。

4.3外围仿真软件功能模块

外围仿真软件的功能模块主要分为主控模块、仿真模型管理模块、数据管理模块和自检模块。

（1）主控模块：主控模块提供了软件的总控操作界面，用于对软件其它功能模块进行操作和调用；

（2）仿真模型管理模块：仿真模型数据库的内容是信息处理机外围交联设备的功能逻辑仿真。仿真模型管理模块通过调用这些仿真模型，实现与信息处理机的通信和交互；

（3）数据管理模块：航电数据库存储着与信息处理机外部接口相关的所有ICD数据，为综合测试设备的仿真模型提供数据支持；

（4）自检模块：自检模块提供综合测试设备上电后的自检功能，为测试工作的顺利进行提供了支持。

4.4软件实现

（1）外围仿真软件：外围仿真软件的操作界面按照功能对显示区域和操作区域进行了划分，分为总线选择、通道选择、ICD操作、如图3所示。试验人员通过操作外围仿真软件为测试提供所需要的外部激励，主要包含ARINC 429、以太网、AFDX和模拟量的测试数据［4］。

图3　外围仿真软件功能示意图

（2）测试脚本：在外部激励数据具备的条件下，测试依靠一系列的测试脚本来完成。脚本主要完成了测试请求的发送、测试响应的接收、结果比较和判断的功能，最终实现测试结果的显示和统计。

5　结果比较

信息综合处理机综合测试设备的使用，较以往的纯手工测试流程相比，提高了测试的自动化程度，减少了测试过程中的人力成本，减轻了测试操作和结果记录的负担，显著缩短了一次测试所花费的时间。表1从五个方面比较了两种测试流程。

表1　测试数据比较

6　结束语

较以往的手动测试相比，使用综合测试设备对信息处理机进行半自动化测试后显著缩短了测试时间，提高了测试效率。由于测试脚本能够自动地顺序执行，完整地执行一遍测试程序从之前的“4小时·3人”缩短至“40分钟·2人”，大量节省了人工操作测试项目和测试数据记录的时间花费。平台还为日后的扩展进行了预留，能够适应后续功能需求的变化和增加。

下阶段的目标是将半自动的测试脚本完善为全自动，并支持自动生成测试报告，以适应长时间周期性的环境试验测试要求。

［1］张福生，陈莉新，景旭贞.基于PXI模块化仪器的载人航天器自动测试等效器系统设计［J］.计算机测量与控制，2014.22 （6）：1667-1669.

［2］刘菊红，袁红艳.飞机飞行控制系统仿真平台建设［J］.测控技术，2013.32（3）：135-137.

［3］王建新，杨世凤，隋美丽.LabWindows/CVI虚拟仪器测试技术及工程应用［M］.北京：化学工业出版社，2006.

［4］王凯，刘涛，周德新.航电设备运行环境动态模拟系统设计方法研究［J］.计算机测量与控制，2011.22（4）：1303-1306.

Design and Implementation of Integrated Testing Equipment of Information Processing Computer

WAN Xin-yu，LI Xiao-dong
（Aeronautics Computing Technique Research Institute，Xi’an Shanxi 710068，China）

Testing is one of the indispensable links in the onboard computer equipment development cycle.We design and implement a comprehensive test equipment based on PXI in order to increase the degree of automatic testing.The device uses the virtual instrument technology to build a simulation platform，and uses Python to write test procedures.The practice shows that the establishment of simulation platform by PXI virtual instrument architecture，Lab Windows/CVI simulation software and Python test scripts can effectively improve the automation and efficiency of test and make the equipment configurable.

Information Processing Computer；Automatic Test；PXI；Python

TP391

A

1008-1739（2015）11-68-3

定稿日期：2015-05-12