虚拟电子测量仪器集成系统基础架构的研究与设计

翟国军

（延边职业技术学院，吉林延吉 133000）

0 引言

随着现代计算机科学技术的快速稳定持续发展，现代计算机科学技术借由与电子测量技术之间的相互结合，支持和助力了自动测试应用技术系统的建构形成和逐步改良完善，支持和助力现代电子测量技术在基本流程和实际应用覆盖范围层面均发生了表现幅度极其显著的本质性改变。从基本性对比分析视角可以知道，自动测试应用技术系统相较传统的电子测量仪器技术设备，在测试速度参数、测试效率参数、测试精度参数、测试技术过程可靠性以及测试数据结果的可交换性方面，均具有较大优势。虚拟电子测量仪器集成系统是由吉林大学自主设计并且建造形成的自动测试应用技术系统，该技术系统通过选择运用模块化的技术设计指导理念，将类型多样的电子测量仪器技术设备集成处理成与其自身具备的测量应用技术功能类型相对应的模块板卡技术组件形式，继而通过运用具备自定义技术属性特点的总线技术组件针对功能多样的模块板卡技术组件实施相互连接与整合，建构形成一个可以用于开展多样化电子测量技术应用活动的综合性测试工具设备。下面将围绕虚拟电子测量仪器集成系统基础架构的研究与设计展开阐述。

1 自动测试技术系统的历史发展过程

现代电子测量技术领域在其历史发展演进过程中，接连形成并且涌现出了数量众多、类型多样的测试新方法和测试新理论，且这些新近发展形成的测试技术理论和测试技术方法，实现了对传统测试仪器设备基本概念的巨大突破，支持和确保了电子测量应用技术和电子测量仪器设备在历史发展进程中实现了质的飞跃。

（1）从宏观性视角展开阐释分析。随着现代科学技术的快速稳定持续发展，电子测量应用技术和电子测量仪器设备的实际应用范围将会呈现出持续扩大的变化趋势，与此同时，伴随着现代科学技术事业领域和工业生产事业领域的快速发展，尤其是国防军事科学技术事业领域的快速发展，逐渐强化提升了对电子测量应用技术和电子测量仪器设备在测试速度参数、测试精度参数，以及测试可靠性参数方面所提出的要求水平。对于正在安装运行过程中的自动测试技术应用系统而言，其在面对巨大繁重的测试技术工作量、复杂化的测试技术任务，以及较为恶劣的测试技术环境条件下，相较传统测试技术应用系统，能够更加稳定且优质地完成测试技术任务。

（2）从基本的概念内涵角度展开阐释分析。所谓自动测试应用技术系统（Automatic Test System，ATS），指的就是能够自动开展测量技术作业过程，并且能够将自动测量技术过程中获取的数据信息结果开展处理过程、传输过程，以及显示过程的技术应用系统。

（3）从具体执行的技术作业活动过程角度展开阐释分析。自动测试应用技术系统的技术作业过程是严格遵照计算机设备预先编制形成的程序加以开展的，其完整性的测试技术活动过程都是在计算机设备的引导和控制条件下自动完成的，无须施加任何形式的外界技术控制干预条件。鉴于如上所述的真实存在的技术特点，自动测试应用技术系统有时也被部分技术研究人员称作计算机辅助测试（Computer Aided Test，CAT）应用技术系统。

（4）从具体的发展演化过程角度展开阐释。自动测试技术从其初始形成时间节点至今，可以被划分为3 个具体化的时间阶段，且每一个发展时间阶段都具备其专有化的技术表现特点。

第一个时间阶段是专用型自动测试应用技术系统。从实际具备和发挥的基本性技术功能角度展开阐释分析，第一代自动测试应用技术系统具备专用型特点，是在严格遵照某项具体化的测试技术人员要求基础上设计建造形成的测试技术系统。第一代自动测试应用技术系统安装配置有数量众多的具备简单结构的扫描器技术组件或者是定时器技术组件，且由于安装配置的都是专用接口技术组件，因此在技术通用性方面表现较差。第一代自动测试应用技术系统目前依然广泛地运行使用，其在基于计算机设备基础之上组建的专用技术系统控制干预之下具体完成数量众多的测试技术活动任务，技术性能较为优良但通用性较低。

第二个时间阶段是台式仪器积木型自动测试技术系统。第二代自动测试应用技术系统与第一代之间最大且最为显著的差异，在于其中安装配置了GPIB 接口总线（General Purpose Interface Bus，有时也被部分技术研究人员称作IEEE488.IEC-625标准接口）技术组件，借由对GPIB 接口总线技术组件的配置和运用，可以实现对来自不同生产厂家的测量用仪器设备之间的相互连接与整合，有效解决和避免了专用型自动测试自动测试技术系统中存在的仪器设备技术组件不能通用的技术问题，为实际组织开展的自动测试应用技术系统的设计工作、使用工作和组装工作均提供了稳定且充足的便利性支持条件。

第三个时间阶段是模块化仪器集成型自动测试系统。在第二个时间阶段，积木型自动测试应用技术系统之中尽管实现了对GPIB 标准接口技术组件的安装配运用，彻底克服和解决了专用型测试应用技术系统在设计建设流程和基本使用功能层面所存在的技术缺点和局限性，然而该种应用技术系统之中安装配置的依然是传统类型的测试技术设备，未能实现对计算机设备技术性功能应用优势的充分发挥。因此，在20 世纪70 年代历史时期，技术人员设计并且提出了有关第三代自动测试应用技术系统的基本设计概念。在第三代自动测试应用技术系统中，计算机设备不仅充当着测试应用技术系统中的管理者角色，还充当了系统测试应用技术功能的重要组成部分，在充分发挥计算机设备的多样化应用功能条件下，引入并且安装运用了数量众多的虚拟性电子测量技术应用组件。

2 虚拟电子测量仪器集成系统基础架构的设计工作思路

在虚拟电子测量仪器集成系统基础架构部分的设计形成过程中，系统控制器技术组件选择运用EZ-USB FX2LP 系列中的CY7C68013 芯片技术组件实现与上位机设备之间的USB2.0 通信技术目标。在USB2.0 通信技术的具体运用过程中，本身能够发挥稳定且扎实的即插即用、连接技术操作过程简单便捷，以及经济成本支出水平较低等特点，而遵照系统在使用功能层面的实际需要，实际安装配置的系统控制技术组件，应当通常具备和发挥稳固且有效的命令解析技术功能、系统时钟发生技术功能、总线驱动技术功能、状态监控技术功能、模块化仪器中断事件处理技术功能、仪器同步技术功能、触发管理技术功能等类型多样的技术应用功能。

在现有的技术性工作思路之中，虚拟电子测量仪器集成应用技术系统中安装配置的供电电源技术组件，在具体化的运行使用过程中可以分别独立对外提供5.00 V 和12.00 V 的开关电源技术信号，遵照虚拟电子测量仪器集成应用技术系统的总体性架构设计建造方案，系统中安装配置的控制器技术组中选用的USB 接口芯片CY68013A 技术组件和FPGA 芯片EP1C3T144C8N 技术组件的供电电压参数分别为+3.30 V 数字电压和+1.50 V 数字电压，因此在系统的实际化运行使用过程中，需要选择运用一定形式的技术组件开展电压转换技术处理过程。本次开展的虚拟电子测量仪器集成应用技术系统建设工作过程中，选择运用AMS1117 稳压芯片技术组件将强度为+5.00 V 的电压技术信号转换处理成强度为+3.30 V 和+1.50 V 的电压技术信号。

虚拟电子测量仪器集成应用技术系统的每块板卡技术组件都严格安装配置一个独立运行的电源故障监测电路技术结构，其主要功能在于动态监测和判断系统中安装配置的电源技术组件是否出现运行技术故障事件。在电源技术组件发生运行技术故障事件条件下，电源电源故障监测技术电路应当立即发出报警警告信号，指令系统的技术操作人员立即切断设备运行电源，保护系统内部各主要技术组件的安全性和稳定性。

3 结束语

围绕虚拟电子测量仪器集成系统基础架构的研究与设计论题，择取自动测试技术系统的历史发展过程和虚拟电子测量仪器集成系统基础架构的设计工作思路，从两个具体方面展开了简要的阐释分析，旨在为相关领域的研究人员以及我国电子测量事业领域的一线技术工作人员，创造和提供坚实且充分的工作实践经验参考支持条件。切实做好虚拟电子测量仪器集成系统基础架构的设计工作，对于支持和确保我国电子测量技术在运作发展过程中顺利获取最优化的综合收益具有重要意义。