洗衣機(jī)智能控制器自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)

【摘要】洗衣機(jī)智能控制器是洗衣機(jī)的最重要的部件，其質(zhì)量在競(jìng)爭(zhēng)中至關(guān)重要，因此，對(duì)新研制的控制器必須在確認(rèn)其邏輯功能正確性以后，才能投入生產(chǎn)。本文提出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。洗衣機(jī)控制器計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)由PC機(jī)完成測(cè)試命令輸入，經(jīng)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)軟件處理后發(fā)送控制命令，由信號(hào)采集板驅(qū)動(dòng)控制器運(yùn)行；同時(shí)，由信號(hào)采集板采集控制器輸出的對(duì)外設(shè)的控制信息，上傳至PC機(jī)，經(jīng)軟件系統(tǒng)處理后由PC機(jī)進(jìn)行顯示、分析。

【關(guān)鍵詞】洗衣機(jī)控制器；自動(dòng)測(cè)試；虛擬儀器

隨著洗衣機(jī)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，制造企業(yè)為了應(yīng)付激烈的競(jìng)爭(zhēng)，不斷推出新產(chǎn)品，控制器作為其功能控制中心，它的功能設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)，它的功能控制邏輯是否正確，其嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，成為了判斷產(chǎn)品的質(zhì)量好壞至關(guān)重要的標(biāo)準(zhǔn)。制造廠商在推出新產(chǎn)品前，為保障其產(chǎn)品質(zhì)量，必須對(duì)智能家電產(chǎn)品進(jìn)行全面、嚴(yán)格的性能測(cè)試已避免造成巨大損失，其中控制器測(cè)試是最主要的部分。智能控制器輔助測(cè)試技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

洗衣機(jī)控制器輔助測(cè)試系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、多功能、可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活、易用、維護(hù)成本低、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該采用虛擬儀器技術(shù)的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行開(kāi)發(fā)。洗衣機(jī)控制器輔助測(cè)試系統(tǒng)由PC機(jī)和信號(hào)采集板構(gòu)成其硬件平臺(tái)，不再使用其它測(cè)試儀器。

一、洗衣機(jī)智能控制器測(cè)試系統(tǒng)需求分析

考慮到洗衣機(jī)控制器的高頻控制信號(hào)并不多，而且測(cè)試系統(tǒng)要求使用和維護(hù)簡(jiǎn)單，選用Windows作為本嵌入式仿真測(cè)試系統(tǒng)的操作系統(tǒng)平臺(tái)便于測(cè)試者學(xué)習(xí)和使用。因?yàn)閃indows并不是一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，因此不可能對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣分析，分析過(guò)程只能放到測(cè)試結(jié)束后。對(duì)于低頻系統(tǒng)（KHz以下），系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)測(cè)試腳本，然后測(cè)試時(shí)根據(jù)被測(cè)控制器的輸出信號(hào)實(shí)時(shí)生成測(cè)試用例；同時(shí)記錄測(cè)試結(jié)果，以供測(cè)試結(jié)束后分析。對(duì)于高頻系統(tǒng)，系統(tǒng)將不可能實(shí)時(shí)生成測(cè)試用例，只能將預(yù)先設(shè)計(jì)的波形灌入被測(cè)控制器的輸入端。家電控制器的控制信號(hào)屬于低頻信號(hào)，因此足以滿足要求。系統(tǒng)要對(duì)洗衣機(jī)控制器進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)的黑盒測(cè)試，要實(shí)現(xiàn)測(cè)試的實(shí)用性、靈活性和人性化，在測(cè)試模式設(shè)計(jì)上需要采用以下兩種測(cè)試模式：隨機(jī)測(cè)試和大綱測(cè)試。

隨機(jī)測(cè)試定義為：系統(tǒng)軟件模擬洗衣機(jī)控制設(shè)備的界面和按鍵操作（即對(duì)洗衣機(jī)控制面板的仿真），向目標(biāo)控制器（控制板）輸入電平控制信號(hào)和環(huán)境輸入信號(hào)或脈沖控制信號(hào)和環(huán)境輸入信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制器運(yùn)行；在控制器運(yùn)行過(guò)程中，采集控制器輸出端電平信號(hào)、脈沖信號(hào)、模擬信號(hào)以及少量非電量模擬信號(hào)等狀態(tài)信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行顯示、記錄，以便于分析查錯(cuò)。

大綱測(cè)試定義為：采用測(cè)試大綱輸入模塊編輯的控制器測(cè)試大綱，經(jīng)解釋后自動(dòng)生成連續(xù)的控制器測(cè)試控制信號(hào)，結(jié)合傳感器輸入信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)控制器執(zhí)行；在控制器運(yùn)行過(guò)程中，采集控制器輸出端電平信號(hào)、脈沖信號(hào)、模擬信號(hào)等狀態(tài)信號(hào)并進(jìn)行連續(xù)的測(cè)試全過(guò)程的顯示、紀(jì)錄，以便于分析查錯(cuò)。

兩種測(cè)試模式的的區(qū)別在于：前者是單步測(cè)試，后者是自動(dòng)、連續(xù)測(cè)試；測(cè)試命令輸入方式前者采用設(shè)備仿真按鍵輸入方式，后者采用腳本語(yǔ)言編輯輸入方式或測(cè)試方案文件輸入方式；前者測(cè)試任務(wù)只能按時(shí)間序列順序執(zhí)行，后者測(cè)試任務(wù)既可以采用順序執(zhí)行，又可以判斷執(zhí)行和循環(huán)執(zhí)行。大綱測(cè)試可視作自動(dòng)的連續(xù)執(zhí)行多項(xiàng)隨機(jī)測(cè)試。大綱測(cè)試是洗衣機(jī)控制器輔助測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試的標(biāo)志。

跟據(jù)這兩種測(cè)試方式，洗衣機(jī)控制器輔助測(cè)試系統(tǒng)因具有以下功能：

a.測(cè)試工程管理

b.測(cè)試環(huán)境設(shè)置

c.測(cè)試方案錄入

d.測(cè)試執(zhí)行控制

e.外部設(shè)備仿真

f.測(cè)試數(shù)據(jù)顯示保存

g.測(cè)試結(jié)果分析輸出

二、洗衣機(jī)控制器輔助測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

洗衣機(jī)控制器輔助測(cè)試系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件系統(tǒng)包括PC機(jī)和信號(hào)采集板兩大部分，軟件系統(tǒng)包括基于PC機(jī)的軟件系統(tǒng)和基于信號(hào)采集板的軟件系統(tǒng)。PC機(jī)和基于PC機(jī)的軟件系統(tǒng)合稱上位機(jī)，信號(hào)采集板和基于信號(hào)采集板的軟件系統(tǒng)合稱下位機(jī)。上位機(jī)程序完成測(cè)試控制，控制器狀態(tài)顯示、存儲(chǔ)和分析；而下位機(jī)程序主要完成被測(cè)目標(biāo)控制器的驅(qū)動(dòng)和狀態(tài)信息的采集。

1.洗衣機(jī)控制器輔助測(cè)試軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輔助測(cè)試軟件系統(tǒng)采用虛擬儀器的層次體系結(jié)構(gòu)，并針對(duì)智能家電行業(yè)的具體應(yīng)用，進(jìn)行了更加詳細(xì)、有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)層次化體系結(jié)構(gòu)，輔助測(cè)試軟件系統(tǒng)工作流程可簡(jiǎn)單描述為兩個(gè)過(guò)程：

①自上而下的控制過(guò)程

測(cè)試人員明確測(cè)試任務(wù)和項(xiàng)目后，選擇已有的測(cè)試用例或輸入新測(cè)試用例。測(cè)試用例由數(shù)據(jù)庫(kù)保存和組織，程序調(diào)用測(cè)試用例，生成洗衣機(jī)控制器的命令，通過(guò)采集卡控制控制洗衣機(jī)控制器狀態(tài)改變。

②自下而上的控制器狀態(tài)采集過(guò)程

采集卡采集到的控制器狀態(tài)信息，轉(zhuǎn)換成符合控制器規(guī)定格式的狀態(tài)信息編碼數(shù)據(jù)，將其實(shí)時(shí)顯示并保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。程序從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取采樣數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析處理后，以文字、圖形化方式顯示目標(biāo)控制器的狀態(tài)信息。

輔助測(cè)試軟件系統(tǒng)各功能層之間是相對(duì)獨(dú)立的，對(duì)信息的處理過(guò)程相互間是完全透明的，上層只調(diào)用直接下層功能，下層只對(duì)直接上層提供服務(wù)，交互只有通過(guò)層間接口實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)便于功能的擴(kuò)展，且易于維護(hù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，使得輔助測(cè)試系統(tǒng)具有良好的通用性。

2.測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

洗衣機(jī)控制器的輸入信號(hào)為：按鍵輸入信號(hào)（視控制器型號(hào)的不同由1個(gè)到10多個(gè)不等）；門開(kāi)關(guān)控制信號(hào)；安全開(kāi)關(guān)控制信號(hào)；水位開(kāi)關(guān)控制信號(hào)等，一般為電平信號(hào)和或脈沖信號(hào)，電壓范圍0～5VDC。

洗衣機(jī)控制器的輸出主要是交流電，測(cè)試系統(tǒng)以檢測(cè)控制器主芯片或驅(qū)動(dòng)電路的輸出為主，即檢測(cè)加在繼電器線圈或開(kāi)關(guān)器件控制端上的電壓，電壓范圍為0～5VDC。采集控制器的輸出信號(hào)：洗滌電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；進(jìn)水閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)；排水閥驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。

測(cè)試系統(tǒng)選用工控機(jī)做主控計(jì)算機(jī)，可以保證測(cè)試系統(tǒng)硬件的可靠性要求。選用輸入/輸出卡來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)仿真平臺(tái)，控制器所需要的輸入信號(hào)由測(cè)試系統(tǒng)軟件產(chǎn)生并通過(guò)輸出板卡（模擬/數(shù)字量）提供。控制器的輸出信號(hào)通過(guò)輸入卡（模擬/數(shù)字量）進(jìn)入測(cè)試系統(tǒng)，被測(cè)試系統(tǒng)的軟件接收并處理。一般產(chǎn)品的更新比較快，新產(chǎn)品會(huì)增加一些新功能或者在參數(shù)方面有所改進(jìn)，為了能適應(yīng)將來(lái)新產(chǎn)品的測(cè)試，在測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將預(yù)留一些端口，便于以后擴(kuò)展輸入、輸出端口，即在產(chǎn)品功能增加后也能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的測(cè)試程序。

3.洗衣機(jī)控制器測(cè)試中輔助測(cè)試軟件系統(tǒng)概述

本測(cè)試系統(tǒng)的基本任務(wù)是完成控制器的軟件測(cè)試。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)軟件分成多個(gè)模塊來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)（如初始化模塊、測(cè)試用例生成模塊等）。測(cè)試程序啟動(dòng)后可以進(jìn)行測(cè)試也可以將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行查詢，在進(jìn)行軟件測(cè)試時(shí)，可以使用已經(jīng)建立好的測(cè)試用例（基本測(cè)試用例或組合測(cè)試用例，保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中），也可以直接進(jìn)行手動(dòng)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中同時(shí)可以進(jìn)行測(cè)試結(jié)果的顯示，并進(jìn)行一些簡(jiǎn)單判斷和基本參數(shù)的計(jì)算。

進(jìn)行測(cè)試任務(wù)時(shí)，首先需要有測(cè)試用例，由于控制器的型號(hào)關(guān)系到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的處理及I/O口的分配問(wèn)題，當(dāng)確定控制器的型號(hào)及I/O定義后，程序?qū)⒔o出相應(yīng)的控制面板和程序界面。用戶可以從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用已有的測(cè)試用例，或創(chuàng)建新的測(cè)試用例，或在測(cè)試過(guò)程中調(diào)整激勵(lì)信號(hào)。測(cè)試用例進(jìn)行合法性判定后登記入數(shù)據(jù)庫(kù)中，并進(jìn)行初始化工作（包括數(shù)據(jù)庫(kù)，及板卡）。測(cè)試用例確定后程序進(jìn)入測(cè)試，并可在測(cè)試進(jìn)程中顯示控制器的輸入和采樣輸出數(shù)據(jù)，可保證測(cè)試的實(shí)時(shí)性。測(cè)試過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析模塊的處理，分析出洗衣機(jī)在測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的各種狀態(tài)（進(jìn)水、洗衣、排水、脫水等）以及持續(xù)時(shí)間，計(jì)算出洗衣的水流周期等，并顯示。

I/O口的數(shù)據(jù)為開(kāi)關(guān)量。對(duì)控制器的輸入信號(hào)，各個(gè)通道的開(kāi)關(guān)量將同步的轉(zhuǎn)換電平。而采樣信號(hào)則按各自通道信號(hào)的特點(diǎn)以一定的頻率采樣，一般情況下將同步采樣。為了節(jié)約空間，對(duì)于開(kāi)關(guān)量只記錄開(kāi)始的電平值和電平變化的時(shí)間。

三、結(jié)語(yǔ)

控制器軟件自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)將用戶的人工測(cè)試提升到計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試，并自動(dòng)記錄測(cè)試結(jié)果，及時(shí)分析出被測(cè)軟件的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，并把測(cè)試結(jié)果反饋給控制器軟件設(shè)計(jì)工程師以供改進(jìn)。由于測(cè)試過(guò)程都記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，也便于跟蹤軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，便于測(cè)試資源的管理和維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張世琨，王立福，馮慧，楊芙清.標(biāo)準(zhǔn)接口儀器測(cè)試應(yīng)用軟件輔助開(kāi)發(fā)工具[J].軟件學(xué)報(bào)，2000.

[2]劉康，韓九強(qiáng).虛擬儀器網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)平臺(tái)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2000

[3]陳長(zhǎng)齡，楊安祿.自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，1993.

[4]林正盛.虛擬儀器技術(shù)及其應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，1997.