開(kāi)發(fā)模塊化的軟件架構(gòu)

開(kāi)發(fā)模塊化的軟件架構(gòu)概覽歡迎進(jìn)入設(shè)計(jì)新一代測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者指南。該指南匯總了一系列的技術(shù)白皮書(shū)，專(zhuān)為幫助您通過(guò)開(kāi)發(fā)測(cè)試系統(tǒng)，降低成本、提升測(cè)試處理能力并順應(yīng)今后的需求。這份技術(shù)白皮書(shū)為選擇最合適的軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境(ADE)，提供指導(dǎo)。下載完整的開(kāi)發(fā)者指南(共120頁(yè))，查閱/automatedtest/zhs1、行業(yè)趨勢(shì)和挑戰(zhàn)隨著全球設(shè)計(jì)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的快速發(fā)展，測(cè)試管理者和測(cè)試工程師在開(kāi)發(fā)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)具有了新機(jī)會(huì)，這極大加速了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式由利用專(zhuān)用、即用型(turnkey)測(cè)試系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為創(chuàng)建模塊化測(cè)試架構(gòu)。新一代的測(cè)試架構(gòu)應(yīng)當(dāng)容納多種產(chǎn)品的測(cè)試需求并促進(jìn)新型測(cè)試技術(shù)的添加，從而在未來(lái)實(shí)現(xiàn)其他的測(cè)試融合。開(kāi)發(fā)強(qiáng)健開(kāi)放的測(cè)試軟件架構(gòu)，對(duì)于設(shè)計(jì)模塊化的測(cè)試架構(gòu)至關(guān)重要。隨著開(kāi)發(fā)成本在資金投入中的比值增加，我們更需要開(kāi)發(fā)模塊化且靈活的測(cè)試軟件架構(gòu)。在當(dāng)今的大多數(shù)測(cè)試系統(tǒng)中，開(kāi)發(fā)成本（如：系統(tǒng)集成成本和軟件開(kāi)發(fā)成本）往往是資金投入的2倍至10倍。測(cè)試工程組應(yīng)當(dāng)和日益縮短的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、設(shè)計(jì)與測(cè)試的全球化保持同步，而這種開(kāi)發(fā)成本的快速增長(zhǎng)卻正對(duì)該能力形成深遠(yuǎn)影響。當(dāng)前測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)手段生成了過(guò)多項(xiàng)目，令如今的工程師難以與其保持同步。對(duì)工程師而言，待測(cè)產(chǎn)品的復(fù)雜性也在迅速提高。而市場(chǎng)卻在要求更高的質(zhì)量和更多的功能。目前，很大程度上，產(chǎn)品在相同空間中可能納入了更多的壓縮功能。測(cè)試這類(lèi)日益增加的功能便需要在您的測(cè)試系統(tǒng)中添加新型技術(shù)，這對(duì)靈活性不高的即用型(turnkey)測(cè)試系統(tǒng)便是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。反之，模塊化測(cè)試架構(gòu)卻能夠根據(jù)需要，通過(guò)固有手段添加新型功能。模塊化的測(cè)試軟件架構(gòu)可幫助您縮減開(kāi)發(fā)成本、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，并緊跟新產(chǎn)品復(fù)雜性的日益增長(zhǎng)。2、定義模塊化的測(cè)試軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)高效的測(cè)試系統(tǒng)需要模塊化的軟件架構(gòu)（圖1）和為測(cè)試優(yōu)化的開(kāi)發(fā)工具。欲使測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)更為迅速、經(jīng)濟(jì)，關(guān)鍵在于：通過(guò)評(píng)估測(cè)試軟件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)代碼最大程度的再利用。檢驗(yàn)測(cè)試軟件架構(gòu)包括：評(píng)估使用中的軟件開(kāi)發(fā)工具和學(xué)習(xí)自行開(kāi)發(fā)測(cè)試編碼。理解模塊化測(cè)試軟件架構(gòu)的重要性；理解以模塊開(kāi)發(fā)測(cè)試的方法而舍棄創(chuàng)建獨(dú)立應(yīng)用程序的思想，將大大提高測(cè)試軟件的再利用。圖1.測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)納入模塊化的測(cè)試軟件架構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)選擇軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，其設(shè)計(jì)須能輕松連接儀器并快速執(zhí)行測(cè)試所需的各類(lèi)測(cè)量和分析。這些測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)工具包括：NILabVIEW、NILabWindows/CVI和用于VisualStudio.NET的NIMeasurementStudio。借助適當(dāng)?shù)臏y(cè)試開(kāi)發(fā)環(huán)境，您能夠與團(tuán)隊(duì)的其他成員及組織中的測(cè)試部門(mén)，更為輕松地共享測(cè)試程序。選擇具有強(qiáng)健軟件界面的測(cè)試和測(cè)量硬件，是定義模塊化軟件架構(gòu)的另一個(gè)重要層面。NIMeasurement&AutomationExplorer(MAX)、NI-DAQ、虛擬儀器軟件架構(gòu)(VISA)、NILabVIEW即插即用驅(qū)動(dòng)、可互換虛擬儀器(IVI)驅(qū)動(dòng)等測(cè)量和控制服務(wù)軟件，可以提供模塊化硬件接口，通過(guò)利用虛擬通道名稱(chēng)、虛擬設(shè)備和仿真接口，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行配置和編程。這些模塊化的測(cè)量和控制服務(wù)驅(qū)動(dòng)軟件，令您無(wú)需開(kāi)發(fā)與測(cè)試系統(tǒng)中的特定硬件及通道永久相接的測(cè)試程序，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了代碼再利用。設(shè)計(jì)工程師為建模和驗(yàn)證測(cè)試而創(chuàng)建的測(cè)試模塊，是生產(chǎn)測(cè)試部門(mén)的整合資產(chǎn)。生產(chǎn)測(cè)試工程師可通過(guò)NITestStand等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試管理軟件，將在建模和驗(yàn)證階段中開(kāi)發(fā)的測(cè)試，輕松集成至最終的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)。NITestStand提供一系列的內(nèi)置測(cè)試管理功能，如：測(cè)試模塊適配器。無(wú)論各項(xiàng)測(cè)試的函數(shù)原型如何定義，測(cè)試模塊適配器均能夠調(diào)用常見(jiàn)測(cè)試語(yǔ)言（如：NILabVIEW、NILabWindows/CVI、C/C++和VisualStudio.NET）編寫(xiě)的測(cè)試。對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)之間代碼最大程度的再利用，在節(jié)省測(cè)試開(kāi)發(fā)精力的同時(shí)確保了生產(chǎn)進(jìn)度并滿(mǎn)足了更高質(zhì)量的要求。由于靈活的NITestStand模塊適配器可最大程度地壓縮培訓(xùn)與代碼的應(yīng)用，從而保證了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期中最大的代碼利用率。3、NI模塊化的測(cè)試軟件架構(gòu)模塊化測(cè)試軟件架構(gòu)的管理層，負(fù)責(zé)指導(dǎo)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的執(zhí)行。

NITestStand的開(kāi)放式軟件架構(gòu)受到測(cè)試管理軟件的廣泛青睞，并極大推動(dòng)了可擴(kuò)展性測(cè)試軟件架構(gòu)的輕松執(zhí)行。NITestStand提供完全模塊化兼開(kāi)放式的架構(gòu)，既能接受現(xiàn)成且“原封不動(dòng)”的使用，也可作為單個(gè)組件用以設(shè)計(jì)完全自定義且基于NITestStand的測(cè)試系統(tǒng)。圖2圖形化地描述了NITestStand的架構(gòu)。圖2.NITestStand測(cè)試管理軟件架構(gòu)作為NITestStand架構(gòu)核心的NITestStandEngine是一款強(qiáng)大的多線(xiàn)程測(cè)試引擎，它具有完整且經(jīng)過(guò)詳細(xì)描述的API。借助與NITestStandEngine的通信，模塊適配器提供開(kāi)放的語(yǔ)言接口，以自動(dòng)化各種語(yǔ)言所編寫(xiě)的測(cè)試。過(guò)程模型在必須執(zhí)行的測(cè)試代碼和系統(tǒng)級(jí)函數(shù)之間，提供更卓越的模塊化。序列編輯器為測(cè)試序列提供易于使用且功能強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)環(huán)境。新近的操作界面由多種程序語(yǔ)言編寫(xiě)的源代碼提供，通過(guò)快速定制滿(mǎn)足您的確切需求。NITestStandEngineNITestStandEngine是一套用以導(dǎo)出ActiveX/COM的API函數(shù)庫(kù)，可引導(dǎo)NITestStand架構(gòu)的所有部件。API令開(kāi)發(fā)者利用導(dǎo)出的1,400多種函數(shù)，通過(guò)編程在NITestStandEngine上執(zhí)行各項(xiàng)操作。執(zhí)行多線(xiàn)程的NITestStandEngine可通過(guò)同步測(cè)試多個(gè)單元，提高吞吐能力。還因?yàn)橐孀陨砟軌驁?zhí)行容限測(cè)試(limittesting)，開(kāi)發(fā)者無(wú)需將該功能納入測(cè)試代碼。由于沒(méi)有納入容限測(cè)試(limittesting)，測(cè)試代碼的靈活性和重復(fù)利用性均獲得提高。NITestStandEngine的另一項(xiàng)功能是：它能像任何的編程語(yǔ)言一樣，執(zhí)行流程控制功能。最后，它還能實(shí)現(xiàn)多級(jí)用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)與管理，提高了測(cè)試系統(tǒng)的安全性。模塊適配器NITestStandEngine在調(diào)用不同語(yǔ)言編寫(xiě)的代碼時(shí)，利用了NITestStand配備的不同模塊適配器。模塊適配器在NITestStandEngine和NILabVIEW、NILabWindows/CVI、.Net、C/C++DLL、ActiveX/COM和HTBasic編寫(xiě)的測(cè)試代碼之間，提供了一個(gè)開(kāi)放的語(yǔ)言接口。利用不同語(yǔ)言調(diào)用代碼，能夠重復(fù)使用任何已有的傳統(tǒng)代碼并利用更新的技術(shù)。您可以借助代碼模塊，利用參數(shù)的任意數(shù)目或NITestStandAPI，從代碼模塊處收發(fā)信息。模塊適配器提供的其他功能包括：?jiǎn)尾綀?zhí)行代碼模塊進(jìn)行調(diào)試以及利用代碼模板提高編程效率。過(guò)程模型測(cè)試UUT不僅需要執(zhí)行一系列的測(cè)試。通常，測(cè)試系統(tǒng)必須執(zhí)行UUT識(shí)別、結(jié)果記錄、測(cè)試報(bào)告生成等一系列的操作。這些操作及其執(zhí)行流程的集合稱(chēng)為過(guò)程模型。過(guò)程模型執(zhí)行著必要的系統(tǒng)級(jí)函數(shù)并在多個(gè)測(cè)試序列中使用它們，從而在測(cè)試代碼和此類(lèi)系統(tǒng)級(jí)函數(shù)之間提供更卓越的模塊化。由于NITestStand配有3個(gè)過(guò)程模型，用戶(hù)既可以原封不動(dòng)地使用，也可以進(jìn)行完整定制。順序過(guò)程模型每次能夠測(cè)試1個(gè)單元；而批量與并行過(guò)程模型則借助NITestStand的多線(xiàn)程功能，同時(shí)測(cè)試1個(gè)以上的單元。序列編輯器序列編輯器向測(cè)試工程師提供開(kāi)發(fā)最復(fù)雜自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)時(shí)需要的所有功能和工具。用戶(hù)可利用序列編輯器，創(chuàng)建、調(diào)試并修改測(cè)試順序文件(TestSequenceFile)。測(cè)試順序文件(TestSequenceFile)中的測(cè)試步驟能夠包含所有測(cè)試編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出的代碼模塊。此外，序列編輯器包含創(chuàng)建部署套件的工具，可實(shí)現(xiàn)測(cè)試序列和操作界面的輕松發(fā)布。序列編輯器還提供用戶(hù)管理服務(wù)，從而根據(jù)NITestStand管理員設(shè)定的權(quán)限，防止某些用戶(hù)使用受到限制的功能。圖2中，序列編輯器顯示著由NILabWindows/CVI編寫(xiě)的測(cè)試順序。圖3.NITestStand序列編輯器操作界面歸根結(jié)底，操作界面是用于NITestStand的可定制用戶(hù)界面，能夠執(zhí)行和調(diào)試由序列編輯器所創(chuàng)建的測(cè)試順序文件(testsequencefile)。在制造車(chē)間里，或者當(dāng)測(cè)試或驗(yàn)證系統(tǒng)需要體現(xiàn)出一種自定義的外觀(guān)和感受時(shí)，通常都會(huì)使用操作界面。NITestStand操作界面通過(guò)NITestStand用戶(hù)界面控件，全面執(zhí)行順序文件顯示(SequenceFileDisplay)和執(zhí)行跟蹤(ExecutionTracing)等常用功能，從而促進(jìn)開(kāi)發(fā)。NITestStand中可立即運(yùn)行的操作界面，由NILabVIEW、NILabWindows/CVI、C#、VB和VB.NET編寫(xiě)而成。4、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境(ADE)ADE在測(cè)試軟件架構(gòu)中扮演著很關(guān)鍵且可視化的角色。借助此類(lèi)工具，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者可進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與組合，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量應(yīng)用、向終端用戶(hù)顯示信息、連接其他應(yīng)用程序等多項(xiàng)功能。用于開(kāi)發(fā)測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用的ADE，為各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域提供易于使用的設(shè)計(jì)模型、編譯型性能和應(yīng)用層的編程靈活性。同樣重要的是，這些ADE與測(cè)量和控制服務(wù)軟件緊密集成，而控制服務(wù)軟件則與各種I/O設(shè)備連接且范圍從小型應(yīng)用程序到大型系統(tǒng)。簡(jiǎn)單易用不僅重要，而且比快速上手和運(yùn)行更為關(guān)鍵。借助易于使用的ADE，開(kāi)發(fā)者不僅能夠通過(guò)多種測(cè)量設(shè)備輕松地集中處理例行程序(routine)，還可創(chuàng)建復(fù)雜的用戶(hù)界面、部署并維護(hù)應(yīng)用程序，并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)升級(jí)和系統(tǒng)需要擴(kuò)張時(shí)修改程序。顯著的靈活性得益于內(nèi)部軟件架構(gòu)的使用，然而，當(dāng)組織為了同迅速發(fā)展且處于業(yè)務(wù)核心之外的技術(shù)（如：OS和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）保持同步而使用專(zhuān)有軟件時(shí)，常伴隨額外的成本耗費(fèi)。這種行為會(huì)將珍貴資源從商業(yè)運(yùn)作中濾除，并往往造成寶貴時(shí)間的流失。然而在實(shí)際例證中，開(kāi)發(fā)者可以利用專(zhuān)為測(cè)量和自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的現(xiàn)成即用型ADE，快速簡(jiǎn)便地升級(jí)至最新版的OS操作系統(tǒng)，或是通過(guò)最低的開(kāi)發(fā)投資與新興的互聯(lián)網(wǎng)和XML標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)集成。亦或是，在使用VisualBasic或VisualC++等ADE時(shí)，特定的測(cè)量和自動(dòng)化附加工具可顯著削減開(kāi)發(fā)時(shí)間。除了與測(cè)量和控制服務(wù)軟件緊密集成，用以開(kāi)發(fā)測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)的ADE還可實(shí)現(xiàn)測(cè)量的管理和處理。為了最高效地實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能，ADE在環(huán)境中直接納入測(cè)量數(shù)據(jù)類(lèi)型，令此類(lèi)測(cè)量均能方便地應(yīng)用于額外的例行程序(routine)處理。為獲得最大的開(kāi)發(fā)效率，ADE納入完整的統(tǒng)計(jì)型和數(shù)字型分析函數(shù)，以及測(cè)量應(yīng)用中常見(jiàn)的高性能信號(hào)處理和控制算法。ADE集成了測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用中典型的例行程序(routine)，其中的函數(shù)包括：PID與模糊邏輯控制、降噪、頻譜測(cè)量、數(shù)字濾波、響應(yīng)測(cè)量、信號(hào)檢測(cè)、數(shù)值的積分和微分、曲線(xiàn)擬合、分?jǐn)?shù)倍頻程分析以及階次分析。如需更多信息，請(qǐng)查閱

“選擇最合適的軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境技術(shù)”白皮書(shū)。5、測(cè)量和控制服務(wù)選擇具有強(qiáng)健軟件界面的測(cè)試和測(cè)量硬件，是定義模塊化測(cè)試架構(gòu)的另一個(gè)重要層面。NIMeasurement&AutomationExplorer(MAX)、NI-DAQ、虛擬儀器軟件架構(gòu)(VISA)、NILabVIEW即插即用驅(qū)動(dòng)、可互換虛擬儀器(IVI)驅(qū)動(dòng)等測(cè)量和控制服務(wù)軟件，可提供模塊化硬件接口，對(duì)您的測(cè)試進(jìn)行配置和編程。這些模塊化的測(cè)量和控制服務(wù)驅(qū)動(dòng)軟件，令您無(wú)需開(kāi)發(fā)與測(cè)試系統(tǒng)中的特定硬件及通道永久相接的測(cè)試程序，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了代碼再利用。配置管理器MAX等配置管理器，通過(guò)統(tǒng)一的系統(tǒng)視圖，展現(xiàn)出測(cè)量和控制服務(wù)軟件支持的測(cè)量硬件。借助MAX，用戶(hù)可通過(guò)定義通道名稱(chēng)來(lái)組織信號(hào)或通過(guò)指定尺度函數(shù)(scalingfunction)將數(shù)字化信號(hào)轉(zhuǎn)換為測(cè)量數(shù)量。配置管理器的主要優(yōu)勢(shì)是與ADE的集成。這種集成使得開(kāi)發(fā)者無(wú)需繁瑣編程，即可將多種測(cè)量輕松集成到單個(gè)應(yīng)用程序。缺少了這些配置工具的開(kāi)發(fā)者只得將時(shí)間浪費(fèi)在通過(guò)編程配置這些測(cè)量函數(shù)上。儀器連接將現(xiàn)有的傳統(tǒng)儀器集成到測(cè)試軟件架構(gòu)應(yīng)利用即插即用儀器驅(qū)動(dòng)和IVI等技術(shù)，以促進(jìn)和這些儀器的通信并增強(qiáng)其可互換性。即插即用儀器驅(qū)動(dòng)是一系列函數(shù)，或是NILabVIEW中的VI，用來(lái)控制可編程儀器。由于用戶(hù)無(wú)需學(xué)習(xí)針對(duì)各臺(tái)儀器的編程協(xié)議，儀器驅(qū)動(dòng)在幫助用戶(hù)利用計(jì)算機(jī)上的儀器輕松上手的同時(shí)，還能節(jié)省其開(kāi)發(fā)時(shí)間與成本。利用開(kāi)源(open-source)和具有完整文檔說(shuō)明的儀器驅(qū)動(dòng)，終端用戶(hù)能夠自定義操作，以獲得更佳性能。IVI執(zhí)行著用以增強(qiáng)儀器可互換性的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)。IVI驅(qū)動(dòng)在各類(lèi)儀器上使用通用API，并通過(guò)分別執(zhí)行驅(qū)動(dòng)與特定儀器實(shí)現(xiàn)通信。通過(guò)從各類(lèi)儀器的特定驅(qū)動(dòng)執(zhí)行中分離出API，工程師可通過(guò)使用兼容IVI的特定示波器，設(shè)計(jì)系統(tǒng)；系統(tǒng)一經(jīng)部署，工程師無(wú)需重寫(xiě)測(cè)試應(yīng)用程序，即可改變儀器的品牌和模型。編程工具驅(qū)動(dòng)能夠更勝一籌地通過(guò)添加節(jié)省時(shí)間的開(kāi)發(fā)幫助工具，提供易于使用的API。I/O助手是用于迅速創(chuàng)建測(cè)量或激勵(lì)應(yīng)用的交互式工具。