优秀计算机论文范文精选篇一
第1章 绪 论
1.1 论文研究背景
伴随着计算机技术飞速发展及芯片生产工艺迅速提升，以 ARM 和 DSP 两大微处理器为核心控制单元的嵌入式系统设备，在过去的几十年得到了飞速的发展，成为继 PC 机、互联网后一个新的技术发展方向。特别是近几年，伴随着移动互联网的快速崛起，嵌入式系统设备以其便携性的优势在各种消费类移动终端中获得的更为广泛的应用。目前，无论在网络通信设备、消费类电子设备、国防科研领域、工业控制领域、测试控制技术、医疗器械设备等众多领域中都能看到嵌入式系统成功应用的身影。在嵌入式系统设备日益广泛应用的背后，其质量安全问题也变得日益突出。特别是在工业控制，航空航天等领域，任何质量引发的安全性问题，都有可能造成重大的安全事故，如何保证设备的功能和性能的可靠性变得十分重要。就嵌入式设备的研发过程来讲，主要分为产品设计、生产、质量测试三个阶段，这三个环节中质量测试时十分关键的，不仅能够帮助验证产品设计方案的正确性，还有助于发现产品生产环节的问题，同时还能够为设备维修人员提供维修依据。目前在嵌入式系统设备测试方面，对于生产数量较少的设备，可以采用手动或是半自动的方式对产品的功能和性能进行相关测试；对于已经需要量产化的设备，就需要设计相关的自动化测试平台[1]，通过产品外部接口和测试平台的对接，来实现产品功能和性能的自动化测试，并给出产品是否合格的结果，同时方便生产线上的操作人员使用。综控计算机是某设备上一套以 DSP+FPGA 为最小核心的嵌入式系统设备，作为该设备的核心控制系统，其外围包括模拟量输入输出、开关量输入输出、串口通信、1553B 总线等相关模块。作为控制核心，其主要功能是获取该设备上其他功能模块运行时的实时参数，并进行相关分析、运算之后，输出相关控制信号给设备上的其他模块，从而控制该设备的整个实时运行过程。因此综控计算机的功能与性能的可靠直接决定着该设备在实际运行过程中的安全可靠。目前综控计算机已经经过设计研发，进入到批量生产化阶段，如何对生产出来的综控计算机进行功能和性能的相关性测试，淘汰和维修相关问题设备，从而保证投入使用前的综控计算机是安全、可靠的，则是本文的主要研究工作。
1.2 国内外技术现状
在测试技术的发展上，从早期电子设备的开发和维护完全依靠人工进行操作，到伴随着生产发展的需要，各公司开发半自动、低智能的测试设备，到自动化测试成为发展主流，国内外在设备测试方面大都经历了手工测试、半自动测试到自动化测试这三个阶段。就目前而言，随着电子技术的发展，现代工业上的电子设备无论是军用的，或是民用的，都变得越来越复杂。所以，近年来以多学科，尤其是现代控制理论、信号处理、模式识别、最优化方法、决策论、人工智能等为基础，产生了一些行之有效的现代检测方法来代替传统的手工检测法[2]。而国内外目前在针对嵌入式系统设备功能和性能的测试中，常见的方法是以工控机、总线板卡（如 ISA 总线板卡、PCI 总线板卡）、电路调理板（或称电路板检测台、信号调理板等等）、接口电缆、被测设备为一体的测试系统[3]。在这种模型中，工控机主要是作为软件运行平台，提供人机交互界面，并提供驱动检测台工作的各种控制量，完成各种数据的采集与分析。电路调理板是测试被测设备的硬件平台，提供与被测设备的接口及对被测设备进行检测的各种激励信号源，并将这些激励信号切换到对应的通道上，同时完成接口信号的电气特性匹配。接口电缆是工控机与检测平台的接口，是数据采集与传输的枢纽[4]。而在测控软件的整体设计上，多采用模块化、层次化、面向对象的设计思想，根据系统的目的和要求，合理构建软件系统及其接口，实现软件的高效开发、使用和维护[5]。总的来说，国内外在自动化测试技术发展方面，主要也是向着通用化、总线化、模块化、智能化的方向发展[6]。通用化方面主要是借鉴成熟的技术，如高性能计算机技术、计算机辅助支持技术、信息处理技术。总线化指测试系统的总线技术，包括计算机底板总线、测量仪器设备级总线、和计算机局部网络技术。模块化主要是使测试平台能够自由组合实现对这一类武器系统的测试[7]。智能化主要是应用人工智能的相关理论到自动化测试中。
第2章 测试台功能需求分析
2.1 被测产品概述
综控计算机是某产品上的核心控制设备。作为控制核心，它主要功能是接收或是采集产品上其他功能模块的输出信号，进行解析处理，并根据数据分析和计算结果对产品上相关设备模块进行控制，从而实时控制该产品的运行状态。该产品上，和综控计算机相连接的信号包括模拟量输入、输出信号（AD、DA），数字量输入、输出信号（KIN、KOUT），多路串口收发信号（2 路 RS232 和 6 路 RS422），1553B 总线信号。综控计算机主要由三个功能模块组成，分别是电源板、核心板、接口板。电源板把外部输入的+28V 电源信号进行转换，通过 DC-DC 模块变换成各种电压输出信号，如±3V、±5.0V、±12V、±15V、+24V、+28V，向自身、核心板、接口板供电。核心板接收经过接口板处理过的模拟量信号、串口信号、开关量信号、1553B 总线信号，经过自身内部程序处理后，再通过接口板输出各种控制信号。接口板充当核心板和外围设备之间的连接桥梁，对两边设备的输入输出信号进行调理，实现接口电气匹配。如电压信号的放大或是缩小，串口 RS232电平和串口 TTL 电平间的转换，使两边的设备能够按照接口的电气标准互联。
第 3章 测试系统整体方案设计....... 11
3.1 测试台整体方案的设计 ........ 11
3.2 各测试项具体测试方案的设计.... 12
3.3 测试台具体硬件选型 ..... 22
3.4 测试台调理板的设计 ..... 25
3.5 软件的整体方案的设计 ........ 25
3.5.1 RTX实时系统简介....... 26
3.6 本章小结 .......... 27
第 4章 测试台软件的详细设计与实现 .........29
4.1 测试台软件的整体架构与设计.... 29
4.2 MFC主进程和实时RTX子进程的设计与实现.......... 33
4.2.1 MFC主进程的设计与实现......... 33
4.2.2 RTX实时子进程的设计与实现......... 34
4.2.3 MFC进程与RTX进程交互时序 ........ 36
4.3 通信串口的设计与实现......... 38
4.4 测试软件各模块功能工作流程设计 .......... 46
4.5 数据保存、回放与报表打印........ 54
4.6 本章小结.... 55
第 5 章 系统运行测试分析.......57
5.1 软件自测方法.......... 57
5.2 软硬件联调测试 ...... 57
5.3 本章小结.... 61
结论
伴随着嵌入式系统的广泛应用，设备可靠性也成为日益关注的焦点。本文测试的被测设备综控计算机是一个以 DSP+FPGA 为核心的嵌入式设备，外部通信接口众多。如何针对综控计算机的外部接口特性，设计并实现一套自动化测试设备，是本文的重点研究工作。通过对综控计算机整体架构及功能的描述及对综控计算机测试需求的分析，设计了针对综控模拟量输入输出测试方案（AD、DA 模块），开关量输入输出测试方案（KIN、KOUT 模块）、多路串口测试方案，1553B 总线远程设备模块地址设置及通信检测方案。在测试台软硬件设计都完成的基础上，进行了测试台整体联调，联调结果显示了综控计算机测试台很好的完成了对被测产品功能和性能的测试。本文的主要工作可以分为以下几个阶段：
1. 分析综控计算机测试台测试功能需求，主要按综控计算机外部接口特性对测试信号进行分类。接着描述了测试台软件功能需求，如被测产品测试保护，界面按功能单独设计，测试报表的输出，用户管理等等。
2. 测试台整体方案设计：在综控计算机测试台功能需求分析的基础上，完成对每个测试项具体测试方案的设计，配合图示显示了测试台测试 AD、DA、KIN、KOUT、COM、1553B 总线远程设备的测试原理。最终设计了一套以工控机、多块功能不同的 PCI 板卡、信号调理板为主组成的自动化测试台。后续介绍了调理板的在整个系统中的功能及测试台软件采用的相关技术。
3. 软件详细设计：在测试台整体架构方案和具体测试项测试方法设计完成的基础上，实现测试台软件三层架构模型，即应用层、业务逻辑层、接口层的划分。为实现测试台实时性操作要求，设计了多进程协同工作的软件模型，即 MFC 进程、RTX 进程协同工作，及进程间数据交互方案。介绍了测试台软件应用比较多的串口通信技术的实现，如基本串口类设计与实现，程控电源串口类设计与实现，协议串口类设计与实现，板卡多串口类设计与实现。同时按照业务流程，介绍了软件 4 个主要业务功能模块的划分，即自检功能模块、测试功能模块、计量功能模块、用户管理模块，及各个模块业务流程具体实现。
参考文献
[1] 刘显文, 雷金红. 某型号单元测试设备单板检测系统的设计与实现. 现代电子技术. 2006(02) :121-123.
[2] 陈政平. 基于 PCI 总线的电子干扰吊舱自动检测系统研究. 电子测量技术.2009(01):144-147.
[3] 李宝安, 李行善. 自动测试系统软件的发展及关键技术[J]. 测控技术.2003,22(1):1-4.
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