1.2 自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)

自動(dòng)化測(cè)試由自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)（Automated Test System）來實(shí)施。自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)是這樣一個(gè)實(shí)體，它負(fù)責(zé)執(zhí)行一部分或全部的與測(cè)試相關(guān)的任務(wù)，而在這些任務(wù)的執(zhí)行過程中很少或幾乎沒有人工干預(yù)。通過減少人工干預(yù)，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)顯著提升了測(cè)試速度，并且測(cè)試結(jié)果的一致性得到了很大的改善，這在產(chǎn)線大批量生產(chǎn)測(cè)試中尤為明顯。現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)了工業(yè)和制造業(yè)往高度自動(dòng)化方向邁進(jìn)。在許多先進(jìn)企業(yè)的工廠，機(jī)械手逐步取代了人工操作，機(jī)器視覺和運(yùn)動(dòng)控制廣泛用于自動(dòng)化產(chǎn)線中。這些企業(yè)在進(jìn)一步降低成本的同時(shí)，大大提高了產(chǎn)能，產(chǎn)品一致性也得到很好的控制，這已經(jīng)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。而作為新產(chǎn)品開發(fā)過程中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)——測(cè)試，自然轉(zhuǎn)向自動(dòng)化測(cè)試的方向。

一件事物如果你不能測(cè)試它，就無法改進(jìn)它。

——開爾文《論測(cè)試的重要性》

一個(gè)完整的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)由測(cè)試站、儀器設(shè)備、測(cè)試軟件三個(gè)部分組成。

測(cè)試站用于運(yùn)行測(cè)試軟件，連接儀器設(shè)備，并提供人機(jī)交互界面。它通常是一臺(tái)PC、工控機(jī)或基于標(biāo)準(zhǔn)總線的硬件平臺(tái)，如P XI、VXI。測(cè)試站通過不同的接口和儀器設(shè)備相連接，如GP IB、以太網(wǎng)、USB、串口、P XI、VXI。測(cè)試站可以獨(dú)立運(yùn)行，但通常情況下會(huì)把它接入局域網(wǎng)，這樣可以和局域網(wǎng)內(nèi)的其他測(cè)試站進(jìn)行通信，而如果企業(yè)有內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)，測(cè)試站可以將測(cè)試結(jié)果實(shí)時(shí)記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。借助于網(wǎng)絡(luò)，測(cè)試軟件的更新和部署也變得更簡(jiǎn)單。

儀器設(shè)備種類繁多，系統(tǒng)中使用什么設(shè)備，取決于實(shí)際項(xiàng)目。通常將儀器設(shè)備和待測(cè)件（Unit Under Test，UUT）進(jìn)行連接，測(cè)量UUT的輸出。有些系統(tǒng)還會(huì)利用儀器給UUT提供激勵(lì)信號(hào)，如使用信號(hào)發(fā)生器輸出正弦激勵(lì)信號(hào)、使用數(shù)字輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)等。

測(cè)試軟件是自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中最靈活、最核心的部分。在著手搭建自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的過程中，需要確定測(cè)試站的配置、儀器設(shè)備的選型，這個(gè)過程其實(shí)并不復(fù)雜。根據(jù)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜程度，研發(fā)團(tuán)隊(duì)可以決定采用多高配置的測(cè)試站；而UUT的測(cè)試規(guī)格書和需求文檔則基本上定義了對(duì)儀器設(shè)備的性能要求。接下來要重點(diǎn)考慮的問題是如何設(shè)計(jì)測(cè)試軟件——采用什么平臺(tái)做開發(fā)，如何定義它的功能，如何設(shè)計(jì)它的用戶界面，如何保證后期的擴(kuò)展升級(jí)。對(duì)于自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)而言，很多時(shí)候會(huì)有多個(gè)測(cè)試站，它們都在測(cè)試同一類產(chǎn)品，測(cè)試軟件需要考慮批量部署的問題；有些時(shí)候同一個(gè)測(cè)試站會(huì)用于測(cè)試不同的產(chǎn)品，這就要求測(cè)試軟件針對(duì)不同的產(chǎn)品提供不同的測(cè)試程序。這里有必要把測(cè)試軟件進(jìn)一步細(xì)分為如下五個(gè)組成部分（如圖1-2所示）。

用戶界面：測(cè)試軟件要給操作人員提供一個(gè)可視化的用戶界面，它提示操作人員通過鼠標(biāo)單擊或鍵盤輸入啟動(dòng)測(cè)試、追蹤測(cè)試進(jìn)度、測(cè)試完成時(shí)顯示結(jié)果，操作人員可根據(jù)結(jié)果判斷良品與次品。通常，用戶界面會(huì)設(shè)計(jì)得比較通用，使它可以用于不同類型的產(chǎn)品。

測(cè)試程序：即針對(duì)某種特定類型UUT的測(cè)試序列，包含一系列的測(cè)試步驟。不同類型UUT的測(cè)試程序是不同的，開發(fā)人員可以使用不同的語言編寫測(cè)試程序。

自動(dòng)化測(cè)試框架：與測(cè)試程序相反，自動(dòng)化測(cè)試框架則包含通用的代碼，實(shí)現(xiàn)通用的功能，它適用于不同類型的UUT。自動(dòng)化測(cè)試框架負(fù)責(zé)測(cè)試程序加載、用戶界面更新、產(chǎn)品序列號(hào)追蹤，甚至還接管一些和測(cè)試相關(guān)的任務(wù)，如生成報(bào)表、記錄數(shù)據(jù)庫(kù)、維護(hù)測(cè)試系統(tǒng)配置信息。在自動(dòng)化測(cè)試框架內(nèi)，通過編寫不同的測(cè)試程序，可實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品的測(cè)試。因此，對(duì)于不同產(chǎn)品之間自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)，更多的時(shí)間將花費(fèi)在測(cè)試程序上面，自動(dòng)化測(cè)試框架可以最大程度地復(fù)用，縮短系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間。

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理，其核心是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的容器，并提供更新容器的方法，如添加數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)。在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)必不可少，所有的數(shù)據(jù)都需要匯總到數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)：數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)從數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)，然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。如產(chǎn)品的不良率高、一致性差，可以借助于數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)來查找原因。

測(cè)試軟件由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，分別在自動(dòng)化測(cè)試中定義了四種不同的角色，即操作員、技術(shù)員、程序開發(fā)者、架構(gòu)師，每種角色分別負(fù)責(zé)不同的子系統(tǒng)，如圖1-3所示。

操作員負(fù)責(zé)產(chǎn)品測(cè)試。在用戶界面中，操作員單擊“開始”按鈕啟動(dòng)測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)UUT分類，按照用戶界面提示放置UUT于測(cè)試夾具中，測(cè)試完成時(shí)取出UUT。操作員不需要了解測(cè)試項(xiàng)和技術(shù)問題，只負(fù)責(zé)執(zhí)行測(cè)試。

技術(shù)員負(fù)責(zé)對(duì)UUT測(cè)試過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行初步的診斷。例如，UUT輸出信號(hào)異常時(shí)嘗試用手動(dòng)工具進(jìn)行診斷，儀器通信失敗時(shí)嘗試檢查儀器端口是否正常，大批量產(chǎn)品不良時(shí)嘗試檢查測(cè)試夾具和產(chǎn)品是否接觸良好，系統(tǒng)初始化失敗時(shí)嘗試檢查系統(tǒng)配置參數(shù)是否正確。如果問題不能解決，技術(shù)員將診斷的結(jié)果反饋給程序開發(fā)者。技術(shù)員需要對(duì)UUT的測(cè)試項(xiàng)有一定的了解，但對(duì)于測(cè)試項(xiàng)的原理和更多的技術(shù)細(xì)節(jié)并不清楚。

程序開發(fā)者負(fù)責(zé)開發(fā)測(cè)試程序，并根據(jù)技術(shù)員反饋的信息，調(diào)試并修改測(cè)試程序。程序開發(fā)者需要完成整個(gè)測(cè)試程序的開發(fā)（包括每個(gè)具體測(cè)試項(xiàng)的代碼編寫工作），并依據(jù)產(chǎn)品規(guī)格設(shè)置測(cè)試項(xiàng)的上、下限。程序開發(fā)者需要了解產(chǎn)品的每個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)。測(cè)試程序的開發(fā)會(huì)在某個(gè)自動(dòng)化測(cè)試框架內(nèi)進(jìn)行，而這個(gè)框架由架構(gòu)師負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。

架構(gòu)師負(fù)責(zé)自動(dòng)化測(cè)試框架的設(shè)計(jì)工作。自動(dòng)化測(cè)試框架應(yīng)該非常通用，這樣才可以提供給不同的程序開發(fā)者使用。程序開發(fā)者無須考慮如何設(shè)計(jì)用戶界面更新、產(chǎn)品序列號(hào)追蹤、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)庫(kù)記錄這些由框架所定義的通用功能，而只需要專注于測(cè)試程序的開發(fā)。架構(gòu)師必須對(duì)自動(dòng)化測(cè)試本身有非常深的理解和技術(shù)積累，并熟練使用一種或多種語言來編寫用戶界面和開發(fā)測(cè)試工具，需要充分考慮框架的擴(kuò)展、升級(jí)和性能優(yōu)化。不要求架構(gòu)師對(duì)特定產(chǎn)品非常熟悉，但他對(duì)產(chǎn)品所在行業(yè)要有很好的整體了解和把握，同時(shí)需要考慮數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。