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網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在分布式測(cè)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(lái)的問(wèn)題。例如,德克薩斯的石油工程師監(jiān)測(cè)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(lái)到油井邊,在準(zhǔn)備好的表格上記錄測(cè)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(guò)調(diào)制解調(diào)器連接到電話線上,用電子郵件來(lái)傳遞信息。測(cè)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(kāi)Web頁(yè)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(cè)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(wú)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(cè)試方法,測(cè)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(cè)試工具和測(cè)試儀器——服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)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(cè)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(kù)服務(wù)器已經(jīng)可以升級(jí)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(cè)試工程師們現(xiàn)在都可以利用它們來(lái)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(kāi)發(fā)環(huán)境也允許開(kāi)發(fā)無(wú)縫的分布式應(yīng)用程序。然而,雖然像Microsoft Visual Basic這類開(kāi)發(fā)環(huán)境提供了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)功能,但它們?nèi)狈y(cè)試方面所需的一些特殊要求.惠普公司開(kāi)發(fā)的可視化工程環(huán)境(簡(jiǎn)稱HP VEE)和美國(guó)國(guó)家儀器公司開(kāi)發(fā)的LabView等一些圖形化的編程環(huán)境可用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。利用這些工具,測(cè)試工程師在構(gòu)筑測(cè)試解決方案時(shí)只需知道域名或IP地址。再通過(guò)Netware或其它的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器連接遠(yuǎn)程端點(diǎn),簡(jiǎn)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(yǔ)言需要知道關(guān)鍵字并遵循復(fù)雜的語(yǔ)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(yǔ)法問(wèn)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(xiě)程序只包含以下的一些簡(jiǎn)單步驟： 用鼠標(biāo)選擇儀器函數(shù)作為對(duì)象 描述測(cè)試步驟和對(duì)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(cè)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(pán)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(cè)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?cè)诟嗟膱?chǎng)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(duì)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(wèn)的信息以及信息本身之間存在的臣離所引起的問(wèn)題。簡(jiǎn)單地說(shuō),不管測(cè)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(cè)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(cè)的功能。因此,每個(gè)操作者必須知道監(jiān)測(cè)鏈上前一位操作者所做的工作。
惠普公司通過(guò)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(cè)量過(guò)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(cè)和控制儀器。另外一個(gè)應(yīng)用是從一個(gè)大的測(cè)試單元檢查測(cè)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(lái)執(zhí)行所需的測(cè)試，而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則允許在一個(gè)中心控制點(diǎn)來(lái)處理所有儀器。還有一個(gè)就是儀器共享問(wèn)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(guò)程:生產(chǎn)者將生產(chǎn)線上所有的測(cè)試點(diǎn)連接到指定服務(wù)器上,這臺(tái)服務(wù)器上有一個(gè)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)和所有結(jié)點(diǎn)需要的測(cè)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(lái)選擇合適的測(cè)試方案并通知相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備,并決定所要測(cè)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(cè)試結(jié)果會(huì)自動(dòng)返回給服務(wù)器。
遠(yuǎn)程診斷
測(cè)試工程師可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)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?cè)诜⻊?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(cè)試點(diǎn)分配一個(gè)IP地址,這樣,遠(yuǎn)在美國(guó)圣大菲的測(cè)試工程師就可以通過(guò)測(cè)試點(diǎn)提供的信息來(lái)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(guò)專用軟件才能進(jìn)行。
在不遠(yuǎn)的將來(lái)，服務(wù)器將支持在一個(gè)測(cè)試點(diǎn)上運(yùn)行多種傳輸協(xié)議。通過(guò)膝上型電腦,測(cè)試人員可以瀏覽各個(gè)測(cè)試點(diǎn)信息，并在相應(yīng)測(cè)試設(shè)備上運(yùn)行診斷系統(tǒng)�！盁徭溄印�(超級(jí)鏈接)技術(shù)允許訪問(wèn)駐留在第三方系統(tǒng)上的校正系統(tǒng),測(cè)試點(diǎn)可直接下載而不需測(cè)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(yè),一個(gè)擁有自己的http服務(wù)器和html頁(yè)的儀器,將儀器的IP地址通過(guò)“熱鏈接”技術(shù)同Web頁(yè)連接起來(lái)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊熱點(diǎn)“校準(zhǔn)”就可以訪問(wèn)到校準(zhǔn)Web頁(yè),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(jí)鏈接可直接連接到提供此項(xiàng)服務(wù)的主頁(yè)上。它可以自動(dòng)將我們使用的軟件或硬件升級(jí)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(yè),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(jiǎn)化。儀器的Web頁(yè)應(yīng)包含其基本的使用說(shuō)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(guò)頭我們?cè)倏匆幌律厦嫣岬降挠嘘P(guān)衛(wèi)星的那個(gè)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(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(lái)實(shí)現(xiàn)以上測(cè)試過(guò)程，這種系統(tǒng)通過(guò)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(cè)試儀器控制程序的測(cè)試點(diǎn)工作站組建一個(gè)測(cè)試廣域網(wǎng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式測(cè)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(guò)端口就可以和局域網(wǎng)連接起來(lái)。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(kāi)發(fā)出來(lái)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(guò)HP E2050訪問(wèn)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(wèn)題
雖然組建分布式測(cè)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(guò)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(lái)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(guó)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(guò)快也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。
這些因素都影響到了分布式測(cè)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(cè)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(chǎng)合,可以考慮采用無(wú)錢(qián)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(tái)PC、所需的儀器系統(tǒng)、移動(dòng)電話調(diào)制解調(diào)器和太陽(yáng)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(cè)站，使分布式測(cè)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(duì)另一端的控制能力。對(duì)于測(cè)試過(guò)程和測(cè)試參數(shù)的監(jiān)測(cè),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(wú)法得到應(yīng)用。
增加前端機(jī)測(cè)試軟件的功能，減少測(cè)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(wèn)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(tái)儀器擁有一個(gè)JAVA虛擬機(jī)，可以通過(guò)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(cè)試技術(shù)的重大變革,當(dāng)儀器和測(cè)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(cè)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(lái)也是未來(lái)測(cè)試技術(shù)發(fā)展的一大方向。
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