基于虛擬儀器技術(shù)的引信軟件安全性測試系統(tǒng)

摘要：本文介紹了虛擬儀器技術(shù)在引信軟件安全性測試系統(tǒng)中的應(yīng)用。針對引信軟件安全性測試的特點(diǎn)，采用PCI-6040E數(shù)據(jù)采集卡和虛擬儀器開發(fā)系統(tǒng)LabVIEW 進(jìn)行了系統(tǒng)開發(fā)，使復(fù)雜測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)都變得簡便，高效。

1 引言

引信軟件是指嵌入到引信系統(tǒng)中對引信硬件起控制作用的程序，其作用是對引信安全系統(tǒng)和發(fā) 火系統(tǒng)實施控制，防止引信意外作用和適時輸出起爆信號。由于引信軟件安全性問題會導(dǎo)致重大人 身傷亡和財產(chǎn)損失，所以對引信軟件的安全性要求非常高。為保障引信軟件達(dá)到安全性要求，需對 其進(jìn)行安全性測試，由于手工測試不僅測試效率較低，而且需要大量的人力物力，本文正是基于此 開發(fā)了基于虛擬儀器技術(shù)的引信軟件安全性測試系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)分析

本系統(tǒng)主要面向引信軟件進(jìn)行測試，由于測試對象的特殊性，使得該系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

2.1 嵌入式軟件測試系統(tǒng)

引信軟件是固化在引信中嵌入式微處理器單元上的軟件，屬于嵌入式軟件，因此其測試系統(tǒng)屬 于嵌入式軟件測試系統(tǒng)。由于嵌入式軟件都是直接或間接和硬件設(shè)備相連的，所以嵌入式軟件的測 試無法直接在宿主機(jī)上進(jìn)行。要對其進(jìn)行測試，系統(tǒng)必須具有以下功能：把被測嵌入式軟件和測試 系統(tǒng)物理地連接在一起，并進(jìn)行邏輯的描述，通過自動生成測試用例，仿真產(chǎn)生輸入，驅(qū)動被測目 標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行，得到運(yùn)行結(jié)果。

2.2 測試重點(diǎn)為安全性測試

安全性測試相對日見成熟的可靠性測試來講是一個較新的領(lǐng)域。可靠性關(guān)注的是系統(tǒng)在該作用 的時候必須作用,安全性則要求系統(tǒng)在不該作用的時候不能作用。所以，從測試的目的到測試用例的 設(shè)計，兩者都是有區(qū)別的，而安全性測試則更加關(guān)注軟件對非正常的測試用例的響應(yīng)、在特殊情況 下的輸出。另外，由于對引信軟件的安全性要求極高，所以系統(tǒng)應(yīng)具有自動重復(fù)測試功能。

2.3 測試系統(tǒng)為單機(jī)平臺

目前仿真測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)大體上分為兩類：單機(jī)平臺和分布式平臺。由于引信軟件程序量 少、功能相對簡單，所以本系統(tǒng)采用單機(jī)平臺。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

基于上述對系統(tǒng)特點(diǎn)的分析，本文決定采用虛擬儀器（Visual INSTRUMENT）技術(shù)來實現(xiàn)系統(tǒng)。虛 擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ?span style="text-decoration: underline;">計算機(jī)與硬件結(jié)合起來，用戶通過虛擬控制面板進(jìn)行操作，從而完成被測量值的采集、分析、判斷、顯示和數(shù)據(jù)儲存。用戶僅通過特定編程，就能定制具有特殊用途 的儀器。采用該技術(shù)構(gòu)建的測試系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)自動測試，而且可以大大降低設(shè)計成本，提高測 試效率。

3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)由主控計算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡和待測目標(biāo)機(jī)組成。 硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示：

主控計算機(jī)為一臺 PC 機(jī)，主要功能：進(jìn)行I/O 配置；生成測試用例；進(jìn)行過程控制。 數(shù)據(jù)采集卡完成仿真信號的輸入和輸出。本系統(tǒng)采用美國NI 公司的PCI-*0E 數(shù)據(jù)采集卡，配 有16 個模擬輸入通道、2 個模擬輸出通道、8 個數(shù)字I/O，自帶A/D、D/A 等功能，完全滿足了系統(tǒng) 需求。被測目標(biāo)機(jī)為引信上起控制作用的微處理器。

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.2.1 軟件功能

軟件是引信軟件安全性測試系統(tǒng)的核心，其功能包括：自動生成測試用例，通過采集卡驅(qū)動被 測程序運(yùn)行，實時捕獲運(yùn)行結(jié)果，進(jìn)行判斷，同時具有顯示和打印記錄的功能?；谀K化編程思 想，將軟件系統(tǒng)分為三大模塊：激勵信號產(chǎn)生模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊。

3.2.2 關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)實現(xiàn)的難點(diǎn)和重點(diǎn)是如何解決多任務(wù)性。LabVIEW 對多任務(wù)的運(yùn)行機(jī)制是：考慮任務(wù)的 優(yōu)先級和任務(wù)先后順序的CPU 的分時占用過程。并行任務(wù)優(yōu)先級的設(shè)置有兩種方式：一種是設(shè)置 Wait 函數(shù)；另一種是通過VI 設(shè)置對話框中的優(yōu)先級設(shè)置。通過設(shè)置Wait 函數(shù)，可以讓其它更重要 的任務(wù)有更多時間執(zhí)行，通過VI 設(shè)置對話框中的優(yōu)先級選項來設(shè)置優(yōu)先級。這兩種方法可以綜合使 用。需要指出的是以上兩種方法都需要對被測程序有深入的了解，和用戶有良好的交流。

3.3 系統(tǒng)測試過程

基于虛擬儀器技術(shù)的引信軟件安全性測試系統(tǒng) 測試流程如圖 2：

4 結(jié)束語

利用 LabVIEW 和數(shù)據(jù)采集卡構(gòu)建虛擬儀器來開發(fā)引信軟件安全性測試系統(tǒng)，實現(xiàn)自動測試、仿 真測試，克服了手工測試效率低，需要花費(fèi)大量人力物力的不足，減少了系統(tǒng)開發(fā)時間和開發(fā)成本。