基于DDS的分布式自動測試系統(tǒng)應(yīng)用

武穎

（西南電子設(shè)備研究所，四川 成都 610036）

自動測試系統(tǒng)是指人極少參與或不干預(yù)的情況下，自動進行測量，處理并輸出測試結(jié)果的系統(tǒng)。自動測試設(shè)備ATE技術(shù)發(fā)展十分迅速，其軟件是整個測試系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，決定其工作的可靠性和穩(wěn)定性。近十余年來設(shè)計一種能夠?qū)崿F(xiàn)測試儀器與測試數(shù)據(jù)、軟件代碼與系統(tǒng)資源相分離的通用軟件架構(gòu), 成為迫切需求。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，各種應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出以網(wǎng)絡(luò)為中心的趨勢。文中在研究OpenSplice DDS 規(guī)范的基礎(chǔ)上，分析了DDS的特點，利用其優(yōu)點構(gòu)建分布式測試系統(tǒng)。

1 數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)OpenSplice DDS

1.1 OpenSplice DDS簡介

OpenSplice DDS是DDS規(guī)范的一個實現(xiàn)，采用發(fā)布、訂閱通信機制，建立全局數(shù)據(jù)空間。它是位于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議最上層的軟件，它屏蔽底層網(wǎng)代碼，代之以通用的、基于標準的應(yīng)用程序接口API。通過API提供易于理解的基于發(fā)布、訂閱的通訊模式。這種模式定義了兩種基本的角色：

發(fā)布者：創(chuàng)建數(shù)據(jù)、命名將數(shù)據(jù)分發(fā)給訂閱者；

訂閱者：注冊感興趣的主題。

任意一個節(jié)點可以成為發(fā)布者、訂閱者或兩者皆是，可擁有多個主題。DDS處理所有的網(wǎng)絡(luò)輸入輸出。用戶可以把精力花在應(yīng)用程序的設(shè)計上。

1.2 OpenSplice DDS特點優(yōu)勢

DDS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用P/S架構(gòu)，如圖1所示。傳統(tǒng)C/S架構(gòu)以一個對象為中心，其他節(jié)點之間無法直接通信，如圖2所示。P/S架構(gòu)如圖3所示。無固定中心點，降低了通信節(jié)點之間的空間、時間耦合性，提供了靈活的服務(wù)質(zhì)量(QOS)控制策略，解決了單點失效，服務(wù)瓶頸等問題。

圖 1 P/S 模型

圖 2 C/S 模型

圖3 DDS模型

內(nèi)存存儲：每臺計算機都有多個備份訪問速度快。

便捷性：訂閱者可以隨時訂閱主題。

靈活性：根據(jù)QoS可以采用UDP，TCP和組播等多種傳輸策略。

可擴展性：可以隨時增加一個新主題。

可靠性：真正實現(xiàn)了全分布式結(jié)構(gòu)，單點失效對系統(tǒng)功能無影響。

動態(tài)性：可以隨時添加或刪除節(jié)點。

擴展功能：可以隨時增加一個新主題。

2 信號接收機測試系統(tǒng)應(yīng)用

信號接收機自動測試系統(tǒng)，包括儀器控制節(jié)點，被測信號接收機控制節(jié)點，綜合管理控制節(jié)點。根據(jù)需要各個節(jié)點的軟件可以分布于不同計算機上。該軟件平臺主要完成如下幾個功能，如圖4所示。

軟件組成：

（1）提供儀器類驅(qū)動程序控制函數(shù)：儀器類驅(qū)動程序是面向功能相似的同類儀器的控制函數(shù)集合。邏輯儀器到物理儀器的映射由儀器可互換內(nèi)核根據(jù)測試資源控制數(shù)據(jù)庫的定義實現(xiàn)。儀器資源界面如圖5。

圖4 軟件平臺架構(gòu)

圖5 儀器資源界面

（2）SUT適配器軟件：此軟件安裝于與接收機連接的計算機上，主要負責對測試設(shè)備的通信。SUT適配器軟件采用標準的協(xié)議格式，根據(jù)被測設(shè)備通信協(xié)議格式的不同。通過協(xié)議解析軟件可不斷擴展被測設(shè)備。SUT交互界面如圖6。

圖6 SUT交互界面

3 基于DDS的分布式系統(tǒng)的具體實現(xiàn)

發(fā)布者，創(chuàng)建數(shù)據(jù)，給數(shù)據(jù)命名，并將數(shù)據(jù)分發(fā)訂閱者；訂閱者，注冊主題，在主題數(shù)據(jù)有變化時接收數(shù)據(jù)。任意一個節(jié)點可以成為發(fā)布者、訂閱者或兩者皆是。DDS工作流程如圖7所示。我們對DDS的API進行了封裝：初始化、注冊主題、讀取、寫入。

（1）初始化DDS：創(chuàng)建參與者。用于創(chuàng)建一個可以利用數(shù)據(jù)收發(fā)的客戶端。

（2）注冊主題得到句柄：不同節(jié)點由于功能不同可定義不同主題，例如儀器控制節(jié)點主題為與儀器相關(guān)的頻譜數(shù)據(jù)，信號源數(shù)據(jù)等。

圖7 DDS中間件工作流程

（3）枚舉主題：將測試的項目的主題枚舉出來。應(yīng)用于SUT的主題包括：自檢、查詢等。應(yīng)用于儀器的主題為與儀器通信的指令。主題寫入XML文件中，說明主題的ID，類型。

（4）讀總線上相應(yīng)主題數(shù)據(jù)：該接口是接收總線上訂閱數(shù)據(jù)。不同主題的數(shù)據(jù)需要不同的處理程序?qū)?yīng)。

（5）寫主題數(shù)據(jù)到總線：該接口發(fā)送不同主題內(nèi)容，包括發(fā)送的域名。

（6）注冊發(fā)送實例：該接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到訂閱端，依據(jù)在XML文件中的主題定義通過回調(diào)函數(shù)依次注冊，循環(huán)從隊列中讀取發(fā)送消息。

（7）訂閱接收：該接口用于處理接收的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送給本地程序模塊。對不同的數(shù)據(jù)類型或消息需要不同處理函數(shù)對應(yīng)。

4 關(guān)鍵技術(shù)

傳統(tǒng)ATE為傳統(tǒng)的C/S機構(gòu)，各功能軟件布置在一個計算機上。這樣不能擴展，所有測試工作，數(shù)據(jù)處理依靠中心計算機。無法適用于大型測試系統(tǒng)。

圖9 測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

DDS引入“全局數(shù)據(jù)空間”概念。滿足多種用戶需求，系統(tǒng)解耦合。如圖9所示，不僅單平臺的裝備可以通信，多個平臺的裝備之間也可以通信。一個連接失敗可以換用另一個，大大降低了網(wǎng)絡(luò)延遲。

圖10 測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

5 結(jié)語

測試技術(shù)的發(fā)展日新月異，設(shè)備集成化程度越來越高，人們對測試設(shè)備的要求也日益提高。本文將DDS數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)應(yīng)用于測試系統(tǒng)中，實現(xiàn)了分布測試系統(tǒng)中各個節(jié)點之間高效、高可靠的數(shù)據(jù)交互，使測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。