基于虚拟仪器技术的引信软件安全性测试

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1 引言
引信软件是指嵌入到引信系统中对引信硬件起控制作用的程序，其作用是对引信安全系统和发火系统实施控制，防止引信意外作用和适时输出起爆信号。由于引信软件安全性问题会导致重大人 身伤亡和财产损失，所以对引信软件的安全性要求非常高。为保障引信软件达到安全性要求，需对其进行安全性测试，由于手工测试不仅测试效率较低，而且需要大量的人力物力，本文正是基于此 开发了基于虚拟仪器技术的引信软件安全性测试系统。
2 系统特点分析
本系统主要面向引信软件进行测试，由于测试对象的特殊性，使得该系统具有如下特点：
2.1 嵌入式软件测试系统
引信软件是固化在引信中嵌入式微处理器单元上的软件，属于嵌入式软件，因此其测试系统属于嵌入式软件测试系统。由于嵌入式软件都是直接或间接和硬件设备相连的，所以嵌入式软件的测 试无法直接在宿主机上进行。要对其进行测试，系统必须具有以下功能：把被测嵌入式软件和测试系统物理地连接在一起，并进行逻辑的描述，通过自动生成测试用例，仿真产生输入，驱动被测目 标系统运行，得到运行结果。
2.2 测试重点为安全性测试
安全性测试相对日见成熟的可靠性测试来讲是一个较新的领域。可靠性关注的是系统在该作用的时候必须作用,安全性则要求系统在不该作用的时候不能作用。所以，从测试的目的到测试用例的 设计，两者都是有区别的，而安全性测试则更加关注软件对非正常的测试用例的响应、在特殊情况下的输出。另外，由于对引信软件的安全性要求极高，所以系统应具有自动重复测试功能。
2.3 测试系统为单机平台
目前仿真测试系统的体系结构大体上分为两类：单机平台和分布式平台。由于引信软件程序量少、功能相对简单，所以本系统采用单机平台。
3 系统实现
基于上述对系统特点的分析，本文决定采用虚拟仪器（Visual Instrument）技术来实现系统。虚 拟仪器是指通过应用程序将通用计算机与硬件结合起来，用户通过虚拟控制面板进行操作，从而完成被测量值的采集、分析、判断、显示和数据储存。用户仅通过特定编程，就能定制具有特殊用途的仪器。采用该技术构建的测试系统不仅可以实现自动测试，而且可以大大降低设计成本，提高测 试效率。
3.1 系统硬件结构
本系统由主控计算机、数据采集卡和待测目标机组成。 硬件结构框图如图 1 所示：


主控计算机为一台 PC 机，主要功能：进行I/O 配置；生成测试用例；进行过程控制。 数据采集卡完成仿真信号的输入和输出。本系统采用美国NI 公司的PCI-*0E 数据采集卡，配 有16 个模拟输入通道、2 个模拟输出通道、8 个数字I/O，自带A/D、D/A 等功能，完全满足了系统 需求。被测目标机为引信上起控制作用的微处理器。
3.2 系统软件设计
3.2.1 软件功能
软件是引信软件安全性测试系统的核心，其功能包括：自动生成测试用例，通过采集卡驱动被测程序运行，实时捕获运行结果，进行判断，同时具有显示和打印记录的功能。基于模块化编程思 想，将软件系统分为三大模块：激励信号产生模块，数据采集模块，数据处理模块。
3.2.2 关键技术
本系统实现的难点和重点是如何解决多任务性。LabVIEW 对多任务的运行机制是：考虑任务的 优先级和任务先后顺序的CPU 的分时占用过程。并行任务优先级的设置有两种方式：一种是设置 Wait 函数；另一种是通过VI 设置对话框中的优先级设置。通过设置Wait 函数，可以让其它更重要 的任务有更多时间执行，通过VI 设置对话框中的优先级选项来设置优先级。这两种方法可以综合使用。需要指出的是以上两种方法都需要对被测程序有深入的了解，和用户有良好的交流。
3.3 系统测试过程
基于虚拟仪器技术的引信软件安全性测试系统 测试流程如图 2：


4 结束语
利用 LabVIEW 和数据采集卡构建虚拟仪器来开发引信软件安全性测试系统，实现自动测试、仿真测试，克服了手工测试效率低，需要花费大量人力物力的不足，减少了系统开发时间和开发成本。