基于虚拟仪器技术的固定电话用户板测试系统

在电话特性测试中，需要测试的是当终端固定电话机处在不同的工作状态时，用户板是否正确响应并提供相应的功能支持，这一类测试主要是测量用户板在不同工作状态下的电压电流，以及特定信号，例如振铃和计费信号的特性。而在发送接收测试中，需要测试的是在通话建立之后用户板的语音编码解码，多路复用等功能是否正确。

测试系统

图1是两个固定电话用户A和B建立通话时的信号连接图。在信号传输过程中，用户板需要提供数模转换，模数转换，编码解码，多路复用(一个用户板可以连接多个模拟电话机)等功能，而在建立通话的过程中，用户板还需要提供摘挂机检测、振铃等功能。

本测试系统对用户板进行的测试包括电话特性测试和发送接收测试。在实际通话中，从用户终端A和B分别连接到电话局交换设备是对称的线路，因此在测试中只需要建立起其中一半即可完成所有的测试。

图2是测试框图，在电话局交换设备和用户终端电话机之间通过被测的用户板建立通话，在此过程中测试系统接入通话系统对用户板的各项功能进行测试。

硬件结构

基于测试需求，本测试系统的结构如图3所示，由两部分组成：模拟通话系统和PXI测试系统。通话系统包括局方板(相当于电话局方交换设备)，待测ATLCD板，和负载板(相当于终端固定电话机)，这三个板卡连接起来工作，就可以模拟出实际的电话通话系统。PXI测试系统是美国NI公司的基于PXI总线的测试系统，在PXI机箱中安装所需的测试模块，再通过软件编程实现相应的测试功能，在本系统中，安装了数字万用表，信号发生器，多路数字输入输出，高速数字输入输出等模块。将PXI测试系统接入模拟通话系统，即可对处于工作状态的ATLCD用户板进行测试。

在通信模拟系统中，局方板的功能则模拟电话局端的信号交换和路由功能，并提供RS-232的编程接口，允许PXI系统通过该接口向ATLCD用户板发送指令，让ATLCD用户板进入相应的工作状态。负载板的功能是模拟32个终端固定电话机，并将需要测量的信号的连接至PXI测试系统，负载板负责在测量时、在确定的测量项将正确的负载接入测量电路。

在PXI测试系统中，测试程序对信号发生器进行编程控制，使其产生频率和幅度可调的模拟信号，并将信号波形输入负载板。与此同时多路数字输入输出卡发送串口指令以及自定义的控制指令至负载板，使得负载板将正确的负载接入待测ATLCD板。在做数字-模拟测试项时，测试程序控制高速数字输入输出卡向ATLCD板输出数字脉冲序列，在做模拟-数字测试项时，测试程序控制高速数字输入输出卡从ATLCD板读取返回的数字脉冲序列。数字万用表的作用是读取待测量的返回信号，测试程序对采集到的信号进行实时分析处理，最终得到正确的测试结果。

软件结构和功能

整个软件是在NI公司的面向对象的图形化编程语言LabVIEW 7.1下开发完成的，层次结构如图4所示，从上到下分为三层：高层应用程序，中层功能实现，以及底层的驱动程序和开发环境支持。

底层开发环境和驱动程序接口是由软硬件厂商提供的，包括LabVIEW 7.1图形化编程环境和板卡的驱动程序。中层的功能实现是在LabVIEW环境下编程实现的子程序集，包括对不同板卡编程实现相应的测量功能模块，对数据的处理分析模块，语音信号的编码解码模块，以及调用这些模块实现的进行特定测试项目的子测试模块等。而高层的应用程序是最终提供给测试操作员使用的程序，具有完善的用户操作界面和测试配置界面。

仪器测量功能模块是调用仪器的驱动程序编程实现的对某些特定信号进行测量或控制的模块。在本测试系统中用到的仪器资源有四类：PXI-5411波形发生器模块可以以40MSample/s更新率输出任意波形，用于产生模拟语音信号；PXI-4070万用表模块用于测量电压电流，并可以1.8MSample/s采集波形；PXI-6508多路数字输入输出模块，用于控制负载板上的继电器，将需测试的信号连接至相应的测试模块；PXI-6534高速数字输入输出模块，用于采集在局方板和ATLCD用户板之间传输的高速数字信号，并进一步通过解码得到模拟语音信号，或反过来产生数字信号给ATLCD用户板。

另外在本系统中，还需用到RS-232串口编程来对ATLCD用户板编程，让ATLCD用户板进入不同的工作状态。相应地，在软件中，我们实现了五个仪器相关的子程序集来使用这些仪器资源，实现所需的测量或控制功能。

在使用仪器测量功能模块获得所需测量的信号之后，我们需要依照一定的测试测量算法来判定所测得的信号是否在合理范围之内。在电话特性测试中，电压和电流可以直接测量得到，而振铃信号，计费信号，和双音多频信号等，则需要对采集的信号做时域和频域分析，才能得到所需的参数。在发送接收测试中，则涉及语音信号的PCM编码解码等算法。相应的在软件中，我们实现了一个子程序集来完成所需的测试测量算法和编码解码算法。

子测试功能模块是在整个测试系统运行时，独立完成一个测试项目的功能模块，多个子测试功能模块共同完成整个系统的测试。我们实现了一组子测试模块，每个子测试模块对应一个测试项目，调用所需用到的仪器测量模块和算法模块来获取信号并进行分析处理，完成对该项目的测试。

系统调试程序是一组可以独立运行的程序，分别使用一个或几个仪器资源完成特定的操作，用于系统或特定子测试功能的调试。

在测试流程管理模块中，实现对各子测试功能模块的管理，错误处理，报告生成等功能。

最终提供给测试操作员使用的应用程序，具有完善的用户操作界面和测试配置界面，允许用户对测试项目，测试指标等进行设置，并执行测试操作，对ATLCD用户板进行测试。

在实现上，主测试程序调用所有的子测试模块，完成对被测对象的全面测试，并调用测试流程管理模块对测试流程实施监控和生成测试报告。

基于虚拟仪器的操作界面

为了方便用户操作使用本测试系统，我们使用LabVIEW 7.1设计了友好的操作界面。

用户在执行生产测试之前可以先使用参数设置程序来设置测试系统的相关参数。参数设置程序中各个功能包括：

图5给出了主测试程序的界面，主测试程序完成用户身份识别、测试板基本信息读入、对各测试项依次进行测试、显示测试结果等功能。

结语

本测试系统完成对ATLCD用户板的全面测试，并提供完善灵活的系统设置，错误处理，报表生成等功能，已获得用户的验收通过。长时间的生产测试表明该测试系统工作状态稳定，测试结果精确，且与同类仪器相比本系统完成测试所需要的时间较短。