自從上個世紀80年代數控裝置廣泛采用32位CPU組成多微處理器系統以來，計算機軟件在數控設備中的地位逐漸變得重要起來。90年代以后，隨著計算機技術的飛速發展，利用PC機豐富的軟件及硬件資源開發出來的開放式體系結構的數控系統中的軟件，對于智能化和網絡化的支持更加強大，軟件的規模和功能進一步的增強了。數控設備已經成為一種硬件與軟件高度集成化的綜合性系統。
一、數控系統中軟件的特點
數控系統中的軟件大多數都是嵌入式軟件，與硬件有著緊密關系并且運行在特定的硬件環境中。其最大的特點就是與硬件環境有著密不可分的關系，整個數控系統的性能、智能化水平的高低以及可靠性的優劣等都是由硬件環境和軟件共同決定的。但當前技術條件下，軟件的可靠性比硬件的可靠性要低一個數量級。據資料統計，嵌入式系統的運行失效中有75％是由其中的軟件失效所引起的。事實上軟件失效所導致的系統故障已經成為數控設備故障診斷中一個不容忽視的問題了。
二、數控系統中軟件的測試與診斷方法
與硬件相比軟件失效主要有以下兩個特點：(1)軟件失效不會隨時間而發生變化。硬件的有很大一部分是由于設備的磨損和材料的老化所致，而在軟件中則不存在這樣的問題。一旦軟件運行正確，它是不會隨著時間的推移而退化的。(2)軟件的失效多數是由程序代碼中的固有錯誤所導致，而對于嵌入式軟件來說，軟硬件之間的接口錯誤也是導致失效的一個重要因素。
因為失效機理的不同，軟件的診斷方法與硬件通常所使用的故障診斷方法也不盡相同。從保證設備可靠性的角度來看，硬件設備在出廠之前要做一系列的可靠性試驗，目的就是要把設計和加工過程中產生的問題提前暴露出來，而到了用戶使用階段，工作的重點就是對設備的運行狀態進行監測，對出現的故障進行診斷和維修。而軟件則在于出廠前和使用初期對其進行的測試，尤其是對軟件與硬件集成之后所進行的系統測試。即系統測試是發現嵌入式系統中軟件問題的最行之有效的方法之一。
在軟件測試的理論中，系統測試屬于一種動態黑盒測試，即測試人員不必深入軟件代碼的細節，只需通過控制軟件的輸入條件驅動被測軟件的真正運行。簡單的說，動態黑盒測試就是要盡量模擬出被測系統的真實使用情況，并通過對被測系統的實際操作來達到發現故障的目的。根據系統測試原理，實驗室自主設計開發出一種具有一定通用性的嵌入式軟件系統測試環境，并在此基礎上總結出一套有效的系統測試方法。下面結合一個具體測試實例對系統測試環境以及測試方法進行介紹。
三、數控系統中的軟件系統測試
1．系統測試環境
對一個數控設備中的嵌入式軟件進行系統測試的第一步就是要搭建系統測試的環境。系統測試環境的作用就是能夠讓軟件在真實的硬件環境下運行，而且還能夠讓測試人員把測試用例施加到被測軟件中，并且可以收集到測試的結果數據。系統測試環境是一個由硬件和軟件共同組成的測試平臺。
圖1所示為某型號發動機的數控系統軟件測試時所設計開發的系統測試環境。
圖1 軟件系統測試環境簡圖
整個測試環境由三大部分組成：測試用例及測試腳本生成環境、系統檢測軟件以及系統檢測箱。其中的測試用例及測試腳本生成環境和系統檢測軟件屬于測試平臺的軟件部分，而系統檢測箱以及與之相連的I/O設備都屬于硬件部分。
|
