分布式測試系統中網絡技術的應用論文

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具有分布式結構的VXI解決方案可以快速有效地處理因地域差異帶來的問題。例如,德克薩斯的石油工程師監測位于邁阿密的一口油井,人們想知道這口井能夠生產多少石油、氣和水,判斷它是否需要校準、維護或其它人工干預。傳統的方法需要一個技術員攜帶所需要的儀器來到油井邊,在準備好的表格上記錄測量結果,然后將信息傳真到辦公室,或在計算機上記錄數據,并將其通過調制解調器連接到電話線上,用電子郵件來傳遞信息。

測試工程師也可采用以下這種方案:從德克薩斯的辦公室上互聯網打開Web頁自制一個用于記錄結果的表格點擊指定的空白區域此時,位于井邊的儀器自動執行適當的測試并在表格上顯示文本或圖形數據,同樣,這種方式也可在無人情況下完成設備校準、故障清除等遠程服務。

模式變遷

根據測試方法,測試結構被劃分為兩種類型：線形分布式結構遠程分布式結構在線形分布式結構體系中,所有的測試工具和測試儀器——服務器、數據庫管理器、數據統計進程控制硬件和軟件等——都順次連接在一個局域網上。遠程分布式結構則假設儀器和控制機之間的地理距離在同一端,有關它們的進程控制則在另一端進行。這種方式包括遠程監測和遠程控制。

計算機通訊技術的發展使建立這種測試體系成為可能。目前,局域網技術已經得到廣泛應用,遠程儀器I/O標準也接收了TCP/IP協議,數據庫服務器已經可以升級為遠程數據服務器。這些都使各種類型的通訊成為可能。不管在一座樓內還是地球的兩端,測試工程師們現在都可以利用它們來協調生產進程。已經有一些標準協議和產品如超文本傳輸協議(http)等提供了基本構架。很多開發環境也允許開發無縫的分布式應用程序。然而,雖然像MicrosoftVisualBasic這類開發環境提供了網絡應用程序的開發功能,但它們缺乏測試方面所需的一些特殊要求.惠普公司開發的可視化工程環境(簡稱HPVEE)和美國國家儀器公司開發的LabView等一些圖形化的編程環境可用來解決這個問題。利用這些工具,測試工程師在構筑測試解決方案時只需知道域名或IP地址。再通過Netware或其它的互聯網瀏覽器連接遠程端點,簡化用于兩地通訊所需的軟件設計工作量。

圖形化編程

傳統的程序設計語言需要知道關鍵字并遵循復雜的語法規則才能產生出成百上千行代碼——這些代碼很容易出現語法問題以及邏輯錯誤。相比之下,圖形編程工具有效地利用了當今圖形用戶接口的點擊特性。編寫程序只包含以下的一些簡單步驟：用鼠標選擇儀器函數作為對象描述測試步驟和對象之間的關系建立初始條件運行結束后,環境會自動以圖形方式顯示測量結果。而用傳統的編程方法實現一些特定的工作如創建圖形顯示方式、支持鼠標和鍵盤控制、選擇輸入輸出顯示特性、增加程序的保密性等,可能需要幾天的時間。

這種更加直觀的方法可以降低80%以上的編程時間,更重要的是測試工程師認為圖形技術更加方便有趣,從而鼓勵他們在更多的場合應用這些工具。另外,此軟件還支持眾多廠家生產的儀器驅動器,包括遵循VXI即插即用標準的所有儀器模塊。它還用直接I/O方式控制如下類型的儀器:GPIBRS-232VXI基于局域網GPIO利用HPVEE、PC和工作站還可直接控制VXI的背板總線。

對用戶的透明度

遠程分布式結構體系之所以得到廣泛認可的原因應歸功于它大大降低了用戶和他訪問的信息以及信息本身之間存在的臣離所引起的問題。簡單地說,不管測試儀器在同一個房間.在其它建筑物內,在另一個州或在地球的另一端.軟件的操作方式都是一樣的。

假設分布在全球各地的地面監測站需要控制位于一個衛星上的儀器。操作者必須知道衛星運動的方式以及需要實時監測的功能。因此,每個操作者必須知道監測鏈上前一位操作者所做的工作。

惠普公司通過利用VXI技術設計了一種靈活的解決方案，它使操作者之間、操作者和衛星之間密切配合,代替了以往那種操作權轉移方式。這種技術還可以應用在一些危險環境中進行的測量過程，比如煉鋼廠或其它充滿高溫或腐蝕性空氣的環境,不適合工作人員在同一所房間內監測和控制儀器。另外一個應用是從一個大的測試單元檢查測試參數.比如一架天線或飛機的翅膀.這些都需要在不同地點設置多個VXI機箱來執行所需的測試，而網絡技術則允許在一個中心控制點來處理所有儀器。還有一個就是儀器共享問題。假設一個工作組中有若干個科學家.他們都需要用到位于指定地點的一個價格昂貴的儀器集。VXI技術和互聯網技術的結合使得他們可以在各自的實驗室使用這些儀器。

我們可以想象這樣一個過程:生產者將生產線上所有的測試點連接到指定服務器上,這臺服務器上有一個Oracle數據庫和所有結點需要的測試程序。這樣,生產線上的操作者在掃描粘貼在傳送帶設備單元上的條形碼并傳送給服務器后,由它來選擇合適的測試方案并通知相應的測試設備,并決定所要測量的部件和參數。操作者只需將設備單元安裝到固定的機架上，按下按鈕即可，測試結果會自動返回給服務器。

遠程診斷

測試工程師可以利用互聯網技術來排除遠在12000英里以外的設備故障，從而提高設備的利用率，并降低維修費用。例如,我們在服務器上設置了設備診斷、校準和自檢專家庫,為位于吉隆坡的測試點分配一個IP地址,這樣,遠在美國圣大菲的測試工程師就可以通過測試點提供的信息來運行設備的診斷和校準程序，當然,所有這些都需要通過專用軟件才能進行。

在不遠的將來，服務器將支持在一個測試點上運行多種傳輸協議。通過膝上型電腦,測試人員可以瀏覽各個測試點信息，并在相應測試設備上運行診斷系統。“熱鏈接”(超級鏈接)技術允許訪問駐留在第三方系統上的校正系統,測試點可直接下載而不需測試人員身臨其境。展儀器功能

假設我們擁有一個Web頁,一個擁有自己的http服務器和html頁的儀器,將儀器的IP地址通過“熱鏈接”技術同Web頁連接起來。用鼠標點擊熱點“校準”就可以訪問到校準Web頁,它包含儀器的標準規范和校準程序。如果需要尋求儀器生產廠家的支持,第三方的超級鏈接可直接連接到提供此項服務的主頁上。它可以自動將我們使用的軟件或硬件升級到最新版本。

如果儀器在其內部有一個http服務器和Web頁,那么就很容易得到廠家的技術支持,用戶的操作也相應被簡化。儀器的Web頁應包含其基本的使用說明文檔，同時為了幫助那些身體殘疾的客戶,這種在線幫助系統甚至還可以使用視頻或音頻校準功能。當然，它還應支持硬拷貝和打印功能。在這種結構中,儀器就不需要連接到GPIB總線或VXI機架上,而只需象協調其動作的PC一樣，連接到局域網上即可。

創建一個解決方案

回過頭我們再看一下上面提到的有關衛星的那個例子。惠普公司最初的解決方案是利用疊架式儀器。它采用一個支持VXI組織TCP/INST協議的局域網/GPIB總線轉換器,即HPE2050來實現以上測試過程，這種系統通過HPE2050連接到局城網上，然后用GPIB母線和儀器連成一體。再把分布在世界各地的、駐留有測試儀器控制程序的測試點工作站組建一個測試廣域網,實現遠程分布式測試。

基于VXI的解決方案是把HPE2050轉換器連接到0槽控制器上,或把內嵌式控制器配置為一個支持TCP/INST協議的服務器,這樣控制器通過端口就可以和局域網連接起來。TCP/INST協議是HP實驗室的研究員在標準RPC機制的基礎上開發出來的一種局域網傳輸協議。隨后,VXI組織將其接納并作為分布式VISA的基礎。采用此協議的HPVISA可通過HPE2050訪問儀器或運行在服務器上并具有VXI、串口、GPIO接口的控制器,而所有這些只需知道HPE2050或控制器所屬的域名或IP地址。

需要解決的問題

雖然組建分布式測試體系的可能性已經存在,特別是一些計算機技術的出現為其注入了新的活力,然而它還達不到我們理想中的完美程度。這主要是因為互聯網上數據的傳輸率低且不受控制,其結果是從遠地通過不同路徑在電話線上傳輸的數據包不會按照正確的順序到達指定地點。這個瓶頸通常來自一些特殊的局域網,尤其是小公司組建的局域網。另外,在數據包橫跨美國大陸時,一些不可靠的傳輸協議會導致70%左右的內容丟失,其結果使數據的傳輸變得更加緩慢。另外,工業標準變動過快也是一個不容忽視的問題。

這些因素都影響到了分布式測試程序的正常運行。因為在一個分布式解決方案中包含計算機間的通訊進程,所以應用程序內存駐留數據在網上傳輸和在另一個計算機進程的內存中等待所需要的時間都會影響到測試結果。傳輸率不僅和機器本身的速度有關,也和局域網上所運行的協議有關。例如,理論上，以太網的傳輸速率可達到10Mbps,但如果考慮到以上這些因素,實際上它只能達到1Mbps甚至更低,遠遠低于一些數據采集方案的要求。

在一些數傳速率要求不高的場合,可以考慮采用無錢解決方案,使遠程地點不再需要傳統的電話線才能通訊,從而降低費用。它只需要以下這些設備，如一臺PC、所需的儀器系統、移動電話調制解調器和太陽能電池板就可以組建一個完整的、自包容的且價格低廉的監測站，使分布式測量得到廣泛應用。

智能化體系

目前的分布式系統——包括遠程主機和遠程進程仍然采用一種主從式結構,它極大地限制了軟件對另一端的控制能力。對于測試過程和測試參數的監測,必須在智能化前端機進行的系統,這種結構由于互聯網的低數傳速率和不可控制等因素的存在，使其無法得到應用。

增加前端機測試軟件的功能，減少測試儀器到服務器的數據傳輸量也許可以解決這個問題。這種方案要求儀器在不需要遠程服務器干涉的情況下,本身就具有獨立采集數據和分析數據的能力。比如，每臺儀器擁有一個JAVA虛擬機，可以通過當前的Web協議下載JAVA進程。

結論

很明顯，互聯網技術的發展將引起測試技術的重大變革,當儀器和測試系統都普遍擁有Web接口的時候,熟悉Web瀏覽功能的工程師組建測試系統將變得更加靈活。同時，依靠現有的軟硬件技術,將儀器同www上的計算機連接起來也是未來測試技術發展的一大方向。