1.1 概述

测试系统是工程研制中重要的组成部分。测试是指通过各种方法、手段，对所研制的产品执行测量、采集、判断，以确认是否满足预期的各项要求，最终得到定性、定量的结论。

这里的测试系统是指在工程研制领域中，将能够执行测试的若干部分组合成一个有机整体，用于执行测试功能、辅助测试工作的系统，这些组成部分包括仪器、仪表、采集测量板卡、总线通信卡、计算机硬件、计算机软件、线缆等。

1.1.1 测试

在测试工作中涉及被测对象、测试方法、测试用例等内容；测试系统依赖于具体的被测试对象，能够实现具体的测试方法，能够执行测试用例；测试系统与测试工作息息相关。

1.被测对象

被测对象是需要被测试的实际产品，如一台设备、一套子系统、整体卫星、卫星上的单机。被测对象是多种多样的，如车辆、船舶、飞机、卫星上的各种设备、部件、子系统。本书中的被测对象主要指工程研制领域中有外部总线接口（简称对外接口）的各类设备、子系统、系统、元器件等，这类被测对象往往具有复杂的功能，需要构建测试系统来执行测试。

2.测试方法

各种不同的产品的测试方法也不同，对于纯软件产品而言，常用的方法是通过软件图形界面、鼠标点击、录入数据、观察界面的结果来执行测试。对于一些硬件设备，没有可供人操作的键盘、鼠标、屏幕显示，只有输入/输出总线。这类硬件产品的测试必须使用总线通信卡、测试软件、基于外部总线接口执行测试，需要构建软/硬件的测试系统来执行测试。

3.测试分类

在工程研制中根据研制阶段、测试的目的，将测试分为很多分类，常见的有功能测试、部件测试、单元测试、集成测试、系统测试、接口测试、性能测试等。很多被测对象的外部总线接口既能用于验证功能，也能验证性能等，例如常见的外部总线接口通信功能。

通过外部总线接口执行通信，是可以用在各种测试中的一种测试方法、测试手段。

4.测试用例

在各类产品的研制过程中，需要根据设计要求、功能指标、性能指标等设计覆盖性全的测试用例，通过测试用例验证出结论。测试用例应有明确的执行步骤、明确的输入、明确的输出、明确的判定，明确的输入对应明确的输出。设计测试用例要考虑如何执行，既可以手动用仪表测试、纸笔记录，也可以使用软/硬件的测试系统。

1.1.2 构建方法、步骤

在工程研制中确定要使用测试系统后，就需要构建测试系统。此时，先整理出测试需求、软/硬件指标；然后构建、研制测试系统；最后调试、对接、使用起来。具体步骤如下。

1.整理出测试需求

在构建测试系统的初期，收集、分析、整理出被测对象的测试需求。可以根据设计文件、指标要求、外部接口要求、性能要求等，分析哪些需要测试、如何测试，得出测试项、整理出对测试系统的要求，即测试需求。

根据工程管理的具体情况，还需要再确认测试需求，召集相关人员对测试需求做评审，得到确认后的测试需求，作为整个测试系统构建的基础。

2.测试需求的组成

根据不同的工程管理要求，测试需求会有细微差别。总的内容包括测试系统的功能组成、硬件组成、总线接口组成、性能指标、环境要求等，特别的还会有重量、体积、便携等要求。

在测试系统中有一些容易被忽略的属性要求，需要将其明确到测试需求中，测试系统的复杂度往往取决于这些属性要求（如下）。

（1）扩展性要求：在工程研制的过程中，有时会出现变更情况，导致也要修改测试系统，此时就要求测试系统具有适应性、扩展性，少量修改即可满足被测对象的变更，不能因少量的变更导致测试系统推翻重来。

（2）性能指标要求：测试系统的研制和所有的工程研制一样，要明确详细的指标，常见的有实时响应时间、通信速率；软件的性能指标有界面响应时间、界面刷新频率、数据存储容量、连续稳定运行时间等。

3.软/硬件选择

根据测试需求文件、资金情况，选择商用总线通信卡、信号采集卡、计算机等成熟的硬件模块。若没有成熟商用硬件支持，则需要自行研制硬件模块。

可以选择合适的编程语言开发测试软件，也可以根据被测对象的领域，找一些成熟的框架软件产品、做少量开发实现，如本书第3部分介绍的总线仿真测试平台。

4.实现测试系统

根据软/硬件选择，实现功能、构建测试系统，满足测试需求。

1.1.3 测试的原理

在很多情况下，测试工作更多的是测量。一些资料对测试的定义：测试是对被测对象在试验全过程中进行各种参数的动态测量，所以测试中应用了很多测量技术。对于具有外总线的各种设备，在设备内部做了很多测量，通过总线通信数据包回馈这些测量值，这些也是对被测试设备的动态测量。测试系统包括测量和测试两个部分。

1.测量

测试系统要解决的一个大问题：获取被测对象输出的各种信息，其中包括模拟量、数字量、各种信号、总线通信信息等，此时更加偏向于测量，测试和测量也是分不开的。

根据被测对象的外部总线接口，实现总线通信协议、能够和设备进行总线通信；这需要设备具有总线通信功能，有些设备没有对外总线接口，但是会有其他输入/输出，如模拟量、开关量、射频信号等这种可以交互的信号，然后通过计算机的数据采集卡、仪器仪表等，将这些信号采集到计算机中，之后由软件负责处理。能够测试的前置条件是有对外的输入/输出接口。

2.测试

测试系统需要生成激励信号，将激励信号发送给设备，并接收设备反馈的状态信息。

（1）生成激励信号、发送给设备，根据测试需求，生成指定的激励信号，如总线发送的指令包、输出模拟量、开关量控制信号、上电/断电信号，之后，测试系统将这些激励信号发送给被测对象。例如，有些设备有电压采集功能，可以用电池作为信号源，让设备来采集这个电池的电压，读取设备外部总线接口上反馈的采集值，验证设备采集是否正确。

（2）接收设备反馈的状态信息，具有总线的设备都会定义很多状态包，这些状态包中有各种有用的参数值，通过这些有意义的值，可以验证设备的工作状态。没有总线的设备，可以采集设备上的其他输出值，如温度、电压、电流等，也能达到测试的目的。

测试原理是：给设备发送激励信号，采集设备的反馈值，判断是否符合要求。

1.1.4 应用价值

在工程研制中应用了测试系统后，会有以下应用价值。

1.提高测试有效性

测试工作非常重要。产品设计是否符合要求、指标是否满足等，都必须通过测试才能确认。然而，测试工作也受各种因素（包括测试方法的可靠性、测试工具的可靠性、测试环境的复杂度、手工测试的失误率等）的影响。应用测试系统可以规避这些问题，提高测试有效性。

2.提高测试自动化水平

基于测试系统的自动化测试功能，可以降低测试工作的劳动强度、提高测试效率、提高测试可靠性、加快测试问题复现与定位。自动化测试功能可生成激励信号、发送激励信号、判断反馈值、处理异常、生成测试报告等，能够自动执行，最大限度地减少人为因素导致的各种问题，提高测试准确性、可靠性，同时减轻测试人员的工作强度。

3.提高扩展性、降低成本

一套测试系统可经扩展应用于多个产品型号测试，不用为每个产品型号重复构建测试系统。通过测试系统的扩展功能，可以将测试系统应用到多个产品型号，从而降低成本。

4.奠定数字化、信息化的基础

应用测试系统后，各类测试数据、测试日志、执行过程、测试用例都会存储在计算机软件系统中，并能通过软件查询、分析、导出。通过测试系统可以安排测试计划，管理测试工作，查看测试工作进展、执行情况，管理测试过程、测试资源；通过软件系统对人员、账号、权限进行管理。这些功能实现了测试工作的数字化管理，应用了测试系统就完成了初步的测试信息化工作，拥有了数字化、信息化的相关价值。