網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在分布式測試系統(tǒng)上的應(yīng)用

　　具有分布式結(jié)構(gòu)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(jiān)測位于邁阿密的一口油井,人們想知道這口井能夠生產(chǎn)多少石油、氣和水,判斷它是否需要校準(zhǔn)、維護(hù)或其它人工干預(yù)。傳統(tǒng)的方法需要一個(gè)技術(shù)員攜帶所需要的儀器來到油井邊,在準(zhǔn)備好的表格上記錄測量結(jié)果,然后將信息傳真到辦公室,或在計(jì)算機(jī)上記錄數(shù)據(jù),并將其通過調(diào)制解調(diào)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(lián)網(wǎng)
打開Web頁自制一個(gè)用于記錄結(jié)果的表格
點(diǎn)擊指定的空白區(qū)域
　　此時(shí),位于井邊的儀器自動(dòng)執(zhí)行適當(dāng)?shù)臏y試并在表格上顯示文本或圖形數(shù)據(jù),同樣,這種方式也可在無人情況下完成設(shè)備校準(zhǔn)、故障清除等遠(yuǎn)程服務(wù)。

模式變遷

　　根據(jù)測試方法,測試結(jié)構(gòu)被劃分為兩種類型：
線形分布式結(jié)構(gòu)
遠(yuǎn)程分布式結(jié)構(gòu)
　　在線形分布式結(jié)構(gòu)體系中,所有的測試工具和測試儀器——服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫管理器、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)程控制硬件和軟件等——都順次連接在一個(gè)局域網(wǎng)上。遠(yuǎn)程分布式結(jié)構(gòu)則假設(shè)儀器和控制機(jī)之間的地理距離在同一端,有關(guān)它們的進(jìn)程控制則在另一端進(jìn)行。這種方式包括遠(yuǎn)程監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制。

　　計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的發(fā)展使建立這種測試體系成為可能。目前,局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,遠(yuǎn)程儀器I/O標(biāo)準(zhǔn)也接收了TCP/ip協(xié)議,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器已經(jīng)可以升級為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器。這些都使各種類型的通訊成為可能。不管在一座樓內(nèi)還是地球的兩端,測試工程師們現(xiàn)在都可以利用它們來協(xié)調(diào)生產(chǎn)進(jìn)程。已經(jīng)有一些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和產(chǎn)品如超文本傳輸協(xié)議(http)等提供了基本構(gòu)架。很多開發(fā)環(huán)境也允許開發(fā)無縫的分布式應(yīng)用程序。然而,雖然像Microsoft Visual Basic這類開發(fā)環(huán)境提供了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開發(fā)功能,但它們?nèi)狈y試方面所需的一些特殊要求.惠普公司開發(fā)的可視化工程環(huán)境(簡稱HP VEE)和美國國家儀器公司開發(fā)的LabView等一些圖形化的編程環(huán)境可用來解決這個(gè)問題。利用這些工具,測試工程師在構(gòu)筑測試解決方案時(shí)只需知道域名或IP地址。再通過Netware或其它的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器連接遠(yuǎn)程端點(diǎn),簡化用于兩地通訊所需的軟件設(shè)計(jì)工作量。

圖形化編程

　　傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語言需要知道關(guān)鍵字并遵循復(fù)雜的語法規(guī)則才能產(chǎn)生出成百上千行代碼——這些代碼很容易出現(xiàn)語法問題以及邏輯錯(cuò)誤。相比之下,圖形編程工具有效地利用了當(dāng)今圖形用戶接口的點(diǎn)擊特性。編寫程序只包含以下的一些簡單步驟：
用鼠標(biāo)選擇儀器函數(shù)作為對象
描述測試步驟和對象之間的關(guān)系
建立初始條件
　　運(yùn)行結(jié)束后,環(huán)境會(huì)自動(dòng)以圖形方式顯示測量結(jié)果。而用傳統(tǒng)的編程方法實(shí)現(xiàn)一些特定的工作如創(chuàng)建圖形顯示方式、支持鼠標(biāo)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(shí)間。

　　這種更加直觀的方法可以降低80%以上的編程時(shí)間,更重要的是測試工程師認(rèn)為圖形技術(shù)更加方便有趣,從而鼓勵(lì)他們在更多的場合應(yīng)用這些工具。另外,此軟件還支持眾多廠家生產(chǎn)的儀器驅(qū)動(dòng)器,包括遵循VXI即插即用標(biāo)準(zhǔn)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:
GPIB
RS-232
VXI
基于局域網(wǎng)
GPIO
　　利用HP VEE、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(yuǎn)程分布式結(jié)構(gòu)體系之所以得到廣泛認(rèn)可的原因應(yīng)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(gè)房間.在其它建筑物內(nèi),在另一個(gè)州或在地球的另一端.軟件的操作方式都是一樣的。

　　假設(shè)分布在全球各地的地面監(jiān)測站需要控制位于一個(gè)衛(wèi)星上的儀器。操作者必須知道衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的方式以及需要實(shí)時(shí)監(jiān)測的功能。因此,每個(gè)操作者必須知道監(jiān)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(shù)設(shè)計(jì)了一種靈活的解決方案，它使操作者之間、操作者和衛(wèi)星之間密切配合,代替了以往那種操作權(quán)轉(zhuǎn)移方式。這種技術(shù)還可以應(yīng)用在一些危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)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(huán)境,不適合工作人員在同一所房間內(nèi)監(jiān)測和控制儀器。另外一個(gè)應(yīng)用是從一個(gè)大的測試單元檢查測試參數(shù).比如一架天線或飛機(jī)的翅膀.這些都需要在不同地點(diǎn)設(shè)置多個(gè)VXI機(jī)箱來執(zhí)行所需的測試，而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則允許在一個(gè)中心控制點(diǎn)來處理所有儀器。還有一個(gè)就是儀器共享問題。假設(shè)一個(gè)工作組中有若干個(gè)科學(xué)家.他們都需要用到位于指定地點(diǎn)的一個(gè)價(jià)格昂貴的儀器集。VXI技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合使得他們可以在各自的實(shí)驗(yàn)室使用這些儀器。

　　我們可以想象這樣一個(gè)過程:生產(chǎn)者將生產(chǎn)線上所有的測試點(diǎn)連接到指定服務(wù)器上,這臺服務(wù)器上有一個(gè)Oracle數(shù)據(jù)庫和所有結(jié)點(diǎn)需要的測試程序。這樣,生產(chǎn)線上的操作者在掃描粘貼在傳送帶設(shè)備單元上的條形碼并傳送給服務(wù)器后,由它來選擇合適的測試方案并通知相應(yīng)的測試設(shè)備,并決定所要測量的部件和參數(shù)。操作者只需將設(shè)備單元安裝到固定的機(jī)架上，按下按鈕即可，測試結(jié)果會(huì)自動(dòng)返回給服務(wù)器。

遠(yuǎn)程診斷

　　測試工程師可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來排除遠(yuǎn)在12000英里以外的設(shè)備故障，從而提高設(shè)備的利用率，并降低維修費(fèi)用。例如,我們在服務(wù)器上設(shè)置了設(shè)備診斷、校準(zhǔn)和自檢專家?guī)?為位于吉隆坡的測試點(diǎn)分配一個(gè)IP地址,這樣,遠(yuǎn)在美國圣大菲的測試工程師就可以通過測試點(diǎn)提供的信息來運(yùn)行設(shè)備的診斷和校準(zhǔn)程序，當(dāng)然,所有這些都需要通過專用軟件才能進(jìn)行。

　　在不遠(yuǎn)的將來，服務(wù)器將支持在一個(gè)測試點(diǎn)上運(yùn)行多種傳輸協(xié)議。通過膝上型電腦,測試人員可以瀏覽各個(gè)測試點(diǎn)信息，并在相應(yīng)測試設(shè)備上運(yùn)行診斷系統(tǒng)。“熱鏈接”(超級鏈接)技術(shù)允許訪問駐留在第三方系統(tǒng)上的校正系統(tǒng),測試點(diǎn)可直接下載而不需測試人員身臨其境。

擴(kuò)展儀器功能

　　假設(shè)我們擁有一個(gè)Web頁,一個(gè)擁有自己的http服務(wù)器和html頁的儀器,將儀器的IP地址通過“熱鏈接”技術(shù)同Web頁連接起來。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊熱點(diǎn)“校準(zhǔn)”就可以訪問到校準(zhǔn)Web頁,它包含儀器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和校準(zhǔn)程序。如果需要尋求儀器生產(chǎn)廠家的支持,第三方的超級鏈接可直接連接到提供此項(xiàng)服務(wù)的主頁上。它可以自動(dòng)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(nèi)部有一個(gè)http服務(wù)器和Web頁,那么就很容易得到廠家的技術(shù)支持,用戶的操作也相應(yīng)被簡化。儀器的Web頁應(yīng)包含其基本的使用說明文檔，同時(shí)為了幫助那些身體殘疾的客戶,這種在線幫助系統(tǒng)甚至還可以使用視頻或音頻校準(zhǔn)功能。當(dāng)然，它還應(yīng)支持硬拷貝和打印功能。在這種結(jié)構(gòu)中,儀器就不需要連接到GPIB總線或VXI機(jī)架上,而只需象協(xié)調(diào)其動(dòng)作的PC一樣，連接到局域網(wǎng)上即可。

創(chuàng)建一個(gè)解決方案

　　回過頭我們再看一下上面提到的有關(guān)衛(wèi)星的那個(gè)例子?；萜展咀畛醯慕鉀Q方案是利用疊架式儀器。它采用一個(gè)支持VXI組織TCP/INST協(xié)議的局域網(wǎng)/GPIB總線轉(zhuǎn)換器,即HP E2050來實(shí)現(xiàn)以上測試過程，這種系統(tǒng)通過HP E2050連接到局城網(wǎng)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(diǎn)工作站組建一個(gè)測試廣域網(wǎng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式測試。

　　基于VXI的解決方案是把HP E2050轉(zhuǎn)換器連接到0槽控制器上,或把內(nèi)嵌式控制器配置為一個(gè)支持TCP/INST協(xié)議的服務(wù)器,這樣控制器通過端口就可以和局域網(wǎng)連接起來。TCP/INST協(xié)議是HP實(shí)驗(yàn)室的研究員在標(biāo)準(zhǔn)RPC機(jī)制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的一種局域網(wǎng)傳輸協(xié)議。隨后,VXI組織將其接納并作為分布式VISA的基礎(chǔ)。采用此協(xié)議的HP VISA可通過HP E2050訪問儀器或運(yùn)行在服務(wù)器上并具有VXI、串口、GPIO接口的控制器,而所有這些只需知道HP E2050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(jīng)存在,特別是一些計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)為其注入了新的活力,然而它還達(dá)不到我們理想中的完美程度。這主要是因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)的傳輸率低且不受控制,其結(jié)果是從遠(yuǎn)地通過不同路徑在電話線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包不會(huì)按照正確的順序到達(dá)指定地點(diǎn)。這個(gè)瓶頸通常來自一些特殊的局域網(wǎng),尤其是小公司組建的局域網(wǎng)。另外,在數(shù)據(jù)包橫跨美國大陸時(shí),一些不可靠的傳輸協(xié)議會(huì)導(dǎo)致70%左右的內(nèi)容丟失,其結(jié)果使數(shù)據(jù)的傳輸變得更加緩慢。另外,工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變動(dòng)過快也是一個(gè)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(yùn)行。因?yàn)樵谝粋€(gè)分布式解決方案中包含計(jì)算機(jī)間的通訊進(jìn)程,所以應(yīng)用程序內(nèi)存駐留數(shù)據(jù)在網(wǎng)上傳輸和在另一個(gè)計(jì)算機(jī)進(jìn)程的內(nèi)存中等待所需要的時(shí)間都會(huì)影響到測試結(jié)果。傳輸率不僅和機(jī)器本身的速度有關(guān),也和局域網(wǎng)上所運(yùn)行的協(xié)議有關(guān)。例如,理論上，以太網(wǎng)的傳輸速率可達(dá)到10Mbps,但如果考慮到以上這些因素,實(shí)際上它只能達(dá)到1Mbps甚至更低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一些數(shù)據(jù)采集方案的要求。

　　在一些數(shù)傳速率要求不高的場合,可以考慮采用無錢解決方案,使遠(yuǎn)程地點(diǎn)不再需要傳統(tǒng)的電話線才能通訊,從而降低費(fèi)用。它只需要以下這些設(shè)備，如一臺PC、所需的儀器系統(tǒng)、移動(dòng)電話調(diào)制解調(diào)器和太陽能電池板就可以組建一個(gè)完整的、自包容的且價(jià)格低廉的監(jiān)測站，使分布式測量得到廣泛應(yīng)用。

智能化體系

　　目前的分布式系統(tǒng)——包括遠(yuǎn)程主機(jī)和遠(yuǎn)程進(jìn)程仍然采用一種主從式結(jié)構(gòu),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(shù)的監(jiān)測,必須在智能化前端機(jī)進(jìn)行的系統(tǒng),這種結(jié)構(gòu)由于互聯(lián)網(wǎng)的低數(shù)傳速率和不可控制等因素的存在，使其無法得到應(yīng)用。

　　增加前端機(jī)測試軟件的功能，減少測試儀器到服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸量也許可以解決這個(gè)問題。這種方案要求儀器在不需要遠(yuǎn)程服務(wù)器干涉的情況下,本身就具有獨(dú)立采集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的能力。比如，每臺儀器擁有一個(gè)java虛擬機(jī)，可以通過當(dāng)前的Web協(xié)議下載JAVA進(jìn)程。

結(jié)論

　　很明顯，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將引起測試技術(shù)的重大變革,當(dāng)儀器和測試系統(tǒng)都普遍擁有Web接口的時(shí)候,熟悉Web瀏覽功能的工程師組建測試系統(tǒng)將變得更加靈活。同時(shí)，依靠現(xiàn)有的軟硬件技術(shù),將儀器同www上的計(jì)算機(jī)連接起來也是未來測試技術(shù)發(fā)展的一大方向。