微波仪器远程自动测试系统的设计与实现.docx
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微波仪器远程自动测试系统的设计与实现
PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVol.27SupplementIssueMay2006
微波仪器远程自动测试系统的设计与实现
DeignandlmplementationofRemoteAutomaticTetingSytemofMicrowavelntrument
刘胜利王罡
（北京航天飞行控制中心，北京100094）
摘要：
针对大多通信测试仪器仅局限于本地测试监控的现状，
提出了一种将本地测试仪器用于对远程微波设备进行测试监控的开发模式，从而实现了远程仪器的自动化测试。
分别就系统中的关键技术和交互方式作了详细的介绍，得出系统具有较强的可扩展性，且简单易操作的特点，相信该系统会有广阔的的应用前景。
关键词：
测试远程数据交互可视化工程环境动态网页技术中图分类号：
TP274+.5文献标识码：
A
Abstract：
Aimingatthecurrentstatusformostofthecommunicationtestinstrumentsareonlyforlocaltestandmonitoring，adevelopingmodeofusinglocaltestinstrumentforremotemicrowaveequipmentisproposed，thustheautomatictestforremoteinstrumentsisimplemented.Thesystemfeatureshighexpandabilityandeasytooperate，soitswideapplicableprospectsdefinitelyexist.
Keywords：
TestRemoteDatainteractionVisualengineeringenvironment（VEE）DynamicWebdevelopingtechnologies
0引言
目前，通信部门的无线通信测试仪器大多只提供计算机本地监控能力，而且，通信设备故障率一般来说都很低，实际工作人员维修故障和使用这些测试仪器的机会少，再加上现在技术人员的流动性大，导致中高级维修能力下降。
一旦设备出现故障，若不能及时排除，势必造成严重影响。
在开展故障通信设备维修的过程中，从设备的寄送、维修到返回，一般需要较长的时间，同时对设备故障的产生环境也无法准确把握，这些因素给维修带来了极大的不便。
基于这些情况，有一个可实施广域网远程设备维修的智能测试系统已成为迫切之需。
我们知道，远程维修的前提条件是远程诊断，而远程诊断是以测试仪器的远程控制为基础的。
因此，系统着重需要关注远程维修技术中最基础也是最关键的仪器仪表远程监控技术，并以此为基础，实现常规专业化的远程自动化测试。
从实用角度出发，射频信号源83620B和频谱仪8596E是实施远程测试的基本仪器，本系统将以微波仪器RFT-500为被测试通信设备的实例，以实现上述仪器参数、状态的远程设置，以及远程实现信噪比测量和频率稳定度及功率稳定度测量为主要目标。
1系统中的关键技术分析
1.1可视化设备编程语言VEE的研究
可视化工程环境语言VEE（visualengineeringenvi-ronment）是专门针对仪器仪表或其它提供控制接口的设备进行PC控制的工作平台，可以完成日常的编程任务，还可用于仪器控制，测量处理以及实验报告生成等，而且开发周期与同类软件相比可缩短80%，开发
界面图形化、结构模块化、易于维护［1］
。
除了上述特点之外，它还具有强大的测量能力、强壮的数据采集和分析能力以及与ActiveXAutomation的交互能力，它灵活的数据显示、详细的可视化通信和超强的仪器控制等特点使得它在仪器仪表控制开发过程中成为了专业化的开发环境。
1.1.1双Web技术分析
图1网络测量应用模型
Fig.1Appliedmodelofnetworkmeasurement
在VEE技术的研究中发现，可以直接利用VEE自身内嵌的Web服务功能来远程传播在程序里已经采集的数据，监视测试系统或远程观察测试结果。
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《自动化仪表》第27卷增刊2006年5月
图1左侧是被测设备DUT（deviceundertest）或传感器或测试仪器，I/O层包括接口和背板（GPIB）以及I/O编程层（如I/OLibrary）；在中间，服务器应用程序是用VEE编写的程序，它将产生测量数据；右侧，采用HTTP通信协议。
这些通信的底层包括传输层、网络层和物理层。
HTTP使得在服务器和网络浏览器之间可以进行通信。
VEE具有通过HTTP提供WebServer功能的能力。
它通过设置根目录RootDirectory，
相当于在IIS中设置的虚拟目录，使得远程访问由VEE提供Web功能的服务器时，浏览器将进入此目录查找所需运行的程序。
但VEE的Web功能仅对静态网页
（仅供浏览之用）提供较好的支持，无法提供对远端用户的良好的交互功能，因此，与远端用户的交互还需要IIS来提供支持。
不过，
VEE的Web功能可以将VEE所编写的软件运行界面对外发布，如果该运行界面恰好是频谱仪的虚拟屏幕，则无需编程，只要键入恰当的URL，就可以在远端通过浏览器观察到这个虚拟屏幕的显示，这种技术上的优势使本系统不得不将VEE的Web功能考虑在内。
实现频谱仪屏幕的远程显示有两个方案：
一个是在远端，获取本地端被控仪器的测试数据，并在远端通过编程将这些数据加以图形化显示；另一个是在动态服务页面中加一个窗口，与一个URL相链接。
经比较，后者的优势显而易见。
因此本系统选择同时利用VEE和IIS的双Web服务方式，采用ASP.Net环境来开发Web服务器界面程序，利用VEE的Web功能实现虚拟屏幕的传递，但这不可避免地涉及到二者能否共存的问题。
首先是端口号，因为广域网的每个服务都与特定的端口号相连。
Web服务的默认端口号为“80”，但也可以设置其它空闲的端口号。
因此，为避免VEE提供的Web服务与IIS提供的Web服务造成冲突，故而将80端口划给IIS，而启用2000端口提供VEE的Web服务（当然也可以启用另外的空闲端口）。
实验研究表明，两者在区分端口号的情况下，各自提供的Web功能服务良好。
其次是如何让两者协同工作。
基于IIS的动态网页所获取的仪器信息来自Access2000数据库，而VEE编写的频谱仪虚拟屏幕的显示数据也来自数据库，因此，本系统大胆地将IIS的默认虚拟目录和
VEE的根目录设置为同一个实际硬盘目录（物理目录），而所需的Access2000数据库就放在这个目录下。
1.1.2VEE的仪器控制方式
VEE提供了控制仪器的四种简易方法：
面板驱动程序、
VXI即插即用驱动程序、DirectI/O对象，以及引进PC插件I/O库。
本系统采用的直接输入输出控制方式（DirectI/O）
，可以快速而方便地实现仪器控制。
这种通信方式使你感到好像是在与仪器进行聊天。
通过添加事务处理（transaction），就可以往该对象内部输入与仪器通信的信息了。
这种图形化的对象，使用起来既形象，又方便，开发人员只需将重点转向仪器控制指令集即可。
在获取仪器的监控指令方面，本项目遇到一定的难度，因为不同的仪器，其参数的控制指令都不尽相同，且目前也没有针对VEE的仪器编程手册。
原HP公司生产的仪器，大多带有编程手册，里面使用HP的Basic语言进行仪器本地控制的编程，这种DOS下的编程语言虽然没什么利用价值，却在字里行间透露出各参数的控制指令格式和控制顺序。
通过解读这些指令，将需要的控制指令格式选择出来，并仿真其控制顺序，利用DirectI/O，通过添加事务处理加以实现。
VEE对于有些DirectI/O不易捕获或不好处理的仪器参数，还可以使用“ComponentDriver”方式来加以补充，与完全的面板驱动程序不同，“Compo-nentDriver”直接使用由面板驱动程序提供的函数的子集。
1.2ASP.NET与VEE数据交互方式分析
在应用Intranet/Internet及虚拟仪器技术的测量网络中，进行网络通信时，本系统将采用B/W-W/D/C多层网络测试应用模式。
该模式可方便服务器在Web模式下发布数据。
通常远端站只需要安装一个浏览器（browser），直接访问这个测控网站的地址，就可以远程监视与控制本地射频测试设备的参数与输出，实现远程测试的目的。
这种模式的主要开发工作集中在服务器端，不存在客户端程序的开发和维护，可以有效地避免因各种不同的网络环境导致的数据通信问题。
程序后期维护与升级也主要针对服务器端，经济效益好。
VEE能够提供良好的数据库访问技术，而现阶段
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B/W/D技术又较为成熟，因此，本系统从利用数据库作为接口的角度加以研究。
以此为出发点，将服务器端的程序划分为“Web服务器界面”和“测试仪器控制”两大部分。
“Web服务器界面”部分采用当前流行的ASP.NET技术进行开发。
此部分的数据交互利用.NET数据库访问技术来实现；在“测试仪器控制”部分，依照系统控制参数需求，定制了相应的Access2000数据库。
而“Web服务器界面”和“测试仪器控制”两大部分的开发都能较好地适应各自技术特点，充分显示了以数据库作为通信接口这种构思的优越性。
本系统的数据库主要包含三个表，分别用于存储频谱仪8596E测试参数、射频信号源83620B测试参数以及常规测量参数。
由于本系统在设计上巧妙地将VEE对Access数据库的访问本地化，因此，可以使用DAO对象（dataaccessobjects）来完成设计工作。
DAO对象负责数据库内部的所有处理，它提供一组转换函数，这些函数支持Access及非Access的ISAM（索引顺序存取法）数据库（例如：
dBASE，FoxPro等）及ODBC的数据来源。
此外，DAO对象也提供查询（query）功能，只要利用DAO对象配合Access数据库，便可以通过标准的SQL命令
来搜索、排序或筛选数据
［2］
。
不过，DAO只适合于没有连接至局域网或广域网的独立环境，因为所有的DAO查询服务必须在本机上执行，远端的数据必须先行传送至本机才可处理，大大影响了远端数据处理效率，而本系统所采用的恰恰是本地独立环境，因此DAO完全胜任系统的需求。
需要说明的是，在通过ActiveXAutomation技术使用VEE访问Access数据库之前，需要在VEE中进行“注册”。
另外，远程用户输入数据的合法性验证也由“Web服务器界面”部分来完成，以尽量减少数据库操作的负担。
2系统实现
2.1远程微波仪器自动测试系统架构
根据设计，本系统将主要致力于服务器端程序的开发。
首先，我们建立起一个网络测量应用模型，如图2所示。
其次，Web层的IISWeb服务器
［3］
应用程序响应远端用户的请求，通过数据库层（D层）与仪器控制层（C层）进行通信，C层在发现参数设置请求后，对测试
图2应用模型Fig.2Appliedmodel
仪器实施控制，采集所需信息，并通过VEE的Web服务和虚拟仪器技术将频谱仪的参数和屏幕显示传送到远端。
由上可见，服务器应用程序大致可分为Web服务器界面和测试仪器控制两个部分，其基本结构如图3所示。
图3服务器应用程序模块
Fig.3Applicationprogrammoduleofserver
其中，Web服务器界面作为主网页，提供对用户输入的信号源、频谱仪等测试仪器的控制信息的采集及校验，将合法的控制信息传送给测试仪器控制部分；测试仪器控制部分获取来自Web服务器界面的控制信息后，将其转变为测试仪器能够识别的指令发送给测试仪器，之后向测试仪器发送状态查询指令，得到测试仪器当前状态，并通过Web服务器界面部分告知远端用户。
同时，VEE的Web服务将本地频谱仪的虚拟屏幕通过广域网发送给远端用户。
2.2仪器测试控制部分的实现流程
图4主程序框图
Fig.4Blockdiagramofmainprogram
仪器测试控制部分主要由VEE语言编写完成，它
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11微波仪器远程自动测试系统的设计与实现刘胜利，
等
《自动化仪表》第27卷增刊2006年5月
的主程序流程框图如图4所示。
83620B操作模块的程序框图如图5所示。
8596E控制部分与83620B操作模块相似，这里不再赘述。
图583620B程序框图Fig.5Blockdiagramof83620B
2.3系统界面的设计与实现
本部分在项目中被称为“Web服务器界面”，它为远端用户提供仪器控制参数输入、Access数据库控制、参数和状态显示等功能。
另外，利用VEE内置的Web功能，它还可以显示和及时刷新频谱仪的虚拟面板。
该部分主要由ASP.NET技术来实现，操作界面开发流程如图6所示。
程序设计总体上采用左面板右显示格式的布局，便于日后进行控制仪器的扩展。
具体的控制界面则采用实用美观的表格结构。
3结束语
本系统的研发，使许多高档智能型测试仪器/仪表跳出了仅能执行本地监控这一局限性，得以使其纳入网络化测试的大家族，从而获得新的生命力，提高了设备的使用效率。
该系统基于B/W-W/D/C多层结构，实现了远程仪器仪表的测试，探索出一条切实可行的开发模式。
在此模式下，一方面通过深入挖掘仪器自身的计算机监控功能，增强仪器的远程监控能力；另一方面，加挂专家诊断系统（数据库），实现对所获取的设备参数的自动分析处理，就可以实现专业化测量和自动诊
图6操作界面程序框图
Fig.6Blockdiagramofoperationinterfaceprogram
断，达到远程诊断之目的，从而确定故障位置，实现远程维修。
本系统在通过网络对通信部门各站点设备进行远程测试方面，进行了有益的探索，具有一定的应用推广前景。
参考文献
1RobertHelsel著.HPVEE可视化编程［M］.北京：
清华大学出
版社，1999.
2RyanK.Stephens，RonaldR.Plew著，何玉洁译.数据库设计［M］.北京：
机械工业出版社，2001.
3AlexHomer，DaveSussmand著，李敏波译.ASP.NET1.1高级编
程［M］.北京：
清华大学出版社，2005.
收稿日期：
2006-03-27。
第一作者刘胜利，男，1976年生，2005年毕业于解放军信息工程大学，获硕士学位，工程师；主要从事信息安全及现代通信技术的研究。
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