串行通信协议测试软件设计与实现-电子与通信工程专业论文.docx

1 绪 论 1.1 课题研究背景及意义 近年来，通信技术的发展日新月异，协议在网络的互连互通及通信业务中越来 越重要，随之协议的发展也越来越倍受依赖。可以说，协议软件是否满足协议规范 的要求决定了通信系统的政策运行和通信业务的顺利开展。因此，十分有必要对协 议进行专门的测试。 协议测试技术就是为了保证通信协议的正确实现，并确保不同的通信设备之间 可以在该协议下正确互连[1]，它是基于软件测试上发展起来的。在本设计中，我们 实现了协议测试板卡的一致性测试(Conformance Testing)、性能测试(Performance Testing)、互操作测试(Interoperability Testing)和鲁棒性测试(Robustness Testing)，并 且通过设置测试参数，在一定网络环境下，对被测协议实现的外部行为结果比对来 对其进行评价[2]。 PXI 是 PCI eXtensions for Instrumentation 的缩写，即 PCI 总线在仪器领域的扩 展[3]。它提出了基于计算机的高性能标准化的测量与自动化方案，是一种坚固的模 块化仪器平台。PXI 用户也因此能享有更多便利，如廉价、易用、灵活的 PC 技术； 开放的工业标准以及与 CompactPCI 产品的完全互用性，因此，在数据采集、自动化 系统、仪器测量等领域有着广泛的应用。 本课题来源是某公司的网络协议测试分析平台项目，平台在 PXI 控制器的控制 下，根据协议测试的要求对协议板卡发出激励，而后通过 PXI 总线进行数据的通信 及分析。本课题不仅可以实现基于 PXI 总线的串行通信协议通信，使 PC 端准确地 与协议设备间进行数据传输，还能对 RS232、V.24、V.35、X.21 的通信进行各种分 析测试，包括一致性测试、性能测试及鲁棒性测试等。 1.2 协议测试的研究现状 目前，绝大部分大型网络测试平台都是由国外的公司开发的。如美国的 Anritsu 公司的 MD1230A、丹麦的 GNNetTest 公司的 CMA5000 多层网络测试平台、美国 的 Spirent Communications 公司的 SmartBits 网络测试平台、美国的 Agilent 公司的 J6801B 网络测试仪等。而国内开发这一类设备的公司主要有华东电子测量仪器研究 所的 AV5211 型以太网测试仪、北京的通测科技的 UPTS 通用规程测试系统、西安 的易普科技的 NA3100 测试仪等。 对于 RS232、V.24、V.35、X.21 协议接口的研究，主要集中在对接口与 PXI 总 线的接口转换及与其他串口转换上的研究，国内外很多大学及企业这 4 种协议接口 的转换上都有着不少的研究，设计并实现了各种接口转换器。但是对于协议本身的 测试研究较少，对综合这 4 种协议在同一个平台下的模块化测试与分析平台更是鲜 有。 1.3 课题主要任务 本课题作为综合数据网络通信测试分析平台的重要组成部分，不仅要实现基于 PXI 总线的 RS232、V.24、V.35、X.21 协议通信，还要将协议的各种测试功能集成 于协议板卡中，并在应用软件上最终实现数据通信功能和误码率测试功能，使得协 议的测试分析更加具有说服力。具体任务包括如下几个方面： (1) 驱动接口设计。主要是协议设备的应用软件对设备驱动的访问，是协议设 备与 PXI 设备之间通信的必要条件。主要包括熟悉驱动接口的定义，利用 VC++等 高级语言来编写与驱动接口的函数，并将这些接口函数封装为动态链接库，以供其 上层的测试应用程序调用。 (2) 软件平台设计。设计协议测试板卡的上层应用软件，并实现板卡与底层软 硬件之间在相应协议规定下的通信。 (3) 板卡测试分析功能的设计。实现 RS232、V.24、V.35、X.21 协议测试分析功 能，包括在一致性测试、性能测试、鲁棒性测试等各种测试下的数据通信功能和各 种测试图样下误码率测试、误码注入功能，及误码率的计算等。 (4) 系统的测试、验证。主要通过实体环境验证两种方式，设计测试用例对协 议测试板卡进行多次验证，确保系统的可靠性与稳定性。 1.4 论文组织结构 本文共分为六章，结构安排如下： 第一章：绪论。本章介绍了本课题的相关背景及研究现状，并陈述了本课题的 主要研究任务及论文的组织结构。 第二章：简单介绍串行通信协议的相关概念，并重点介绍 RS232、V.24、V.35、 X.21 的传输方式及数据校验方式。同时，对于协议测试的概念以及各种测试做出了 具体说明。 第三章：协议板卡的整体设计及驱动接口设计。主要介绍了系统的整体结构、 协议板卡的应用软件平台设计与驱动、设备的互通互连，并阐述了 4 个协议的功能 及区别联系、驱动接口的定义及驱动对设备