军用VXI测试系统的软构件技术

1　基本型系统测试应用面临的问题

　　计算机技术日新月异的发展，直接影响着军用ATE/ATS系统的技术发展水平。我们知道，军事工业的技术发展水平，往往代表了当今科学技术发展的最高水平。但事物的发展还存在另一面，一方面新技术不断涌现，另一方面在当时取得最新技术成果，并且已经定型的军用武器测试系统，还要保持长期稳定可靠。解决的方法就是应用COTS(商业化的产品和技术)，即采用开放的工业标准和具有最优性价比的产品和技术，确保系统硬件设备的互换性和软件产品的互操作性。
　　硬件设备已经采用开放的标准总线——VXI总线，且硬件产品的高度集成化和软件化，使得互换性成为可能。而软件的发展就复杂得多：
　　* 用于军用测试的软件系统必须适应被测系统的复杂程度，功能庞大，研制周期长，维护困难而且费用高，功能扩展风险较大。
　　* 可供选择的硬件平台、系统平台、开发平台性能各异，体现在驱动硬件的方式、操作系统的服务形式、以及各个软件开发模块的代码格式、协作方式上各不相同，不易集成。
　　* 硬件结构和软件复杂性的增强，导致了对分布式计算模式(客户机/服务器模式和浏览器/服务器模式)、模块化和“构件化”计算风格的需要。
　　* 根据实际需要，采用分布式计算方式，统一用户界面，简化用户使用难度，以便为用户和应用提供一个单一系统映象，并且不论配置、计算机体系结构以及实现环境，在网络环境中使用各种服务。
　　* 将面向对象的程序设计思想与构件式编程思想相结合，实现测试领域内的软件、系统“即插即用”，解决由不同厂商提供的软构件相互协调、相互通信的互操作问题，共同完成更复杂的功能。

2　软构件结构的概念

　　软构件是一种接口定义良好的独立可重用的二进制代码，它可以是一些功能模块、被封装的对象类、软件框架、软件系统模型等。软构件技术是基于面向对象的，以嵌入后马上可以使用的即插即用型软构件概念为中心，通过构件的组合来建立应用的技术体系，它是通过构件组合支持应用的开发环境和系统。
　　从面向过程的结构化、模块化软件开发到面向对象的软件开发，软构件的内涵和外延都发生了巨大的进步。从最初的一些定义良好的函数包或功能模块库，到提供封装性、多态性和继承性的对象类，软构件的可重用性一步步提高，软件开发的难度也在逐步降低，但是这些类型的构件依赖于特定的编程语言，耦合度较高，且需要用户对构件库的结构和宿主语言有较深的了解，因此不能完全达到软件重用的可移植性和互操作性要求。90年代以来，基于对象的智能化脚本程序设计方法为软件重用开辟了新的道路。构件的内涵进一步加强，其聚合性、独立性和重用性进一步提高。目前基于对象的构件软件体系结构中的"构件”，是指可方便地插入到语言、工具、操作系统、网络软件系统中的二进制形式的代码和数据。软构件应该具备以下几个特征：
　　①自描述
　　构件必须能够识别其属性、存取方法和事件，这些信息可以使开发环境将第三方软件构件无缝地结合起来；粒度大小较自由，便于扩展；
　　②可定制
　　通过规定一个统一的二进制标准，建立构件之间的智能互操作机制和实现语言独立性；
　　③可集成
　　构件必须可以被编程语言直接控制，外界仅通过接口访问构件。构件也可以和脚本语言连接或者与从代码级访问构件的环境连接，这个特性使得软件构件可以在非可视化开发项目中使用；
　　④连接机制
　　软构件必须能产生事件，表达的语义层次较高，可以从不同侧面连接它，其外特性不唯一，具有让程序员从语义上实现相互连接的机制。

3　软构件系统结构及技术规范

　　利用软构件开发军用测试系统的过程与搭积木的过程很类似，一般是先构筑系统的总体框架，然后构造各个构件，并依次把构件安装到系统中去。软构件系统结构见图1。其中软构件制造子系统是整个系统的核心；构件库管理子系统是系统的管理中枢；而软构件的嵌入、链接与集成子系统是该系统与终端用户的接口。

　　大部分军用测试系统，在功能上有类似之处，因而利用软件的重用技术就可以把开发过程大大简化。积木法的提出正是基于这种设想。积木法在确定系统总体框架、构筑总体框架、修改总体框架、构造构件以及修改构件等阶段，都同一个叫做“软构件集合”的实体打交道，这个软构件集合也被称为“软构件库”。在开发测试系统之初，就应该着手准备这个软构件集合，比如可以搜集一些已经开发出的系统的总体设计、规范、局部流程以及某些人机界面、通用功能模块、简单开发工具。开发系统的大部分工作都集中在构造软件阶段。这一阶段的工作特点是尽量使开发出的软构件具有较大的灵活性和变通性，为重用做好准备。每开发出一个软构件，都要把该构件及其功能、调用接口等信息放入软构件集合。 [page]
　　按照一定的集成规则，各个软构件之间互连通过ORB(对象请求代理)，也称之为软件总线，其目的是为构件间，或构件使用者与构件提供者之间提供透明的通信通道。
　　构件通过总线进行通信，解决构件之间的互操作问题。每个构件通过适配器与总线连接，适配器构件解决互不相识的构件之间的互操作和数据交换问题。从适配器送往总线的数据构件对象能被任一其它适配器自动识别，而且数据构件对象安装期间可由安装人员进行适当的调整从而改变服务构件的功能和结构，以适应新的要求。用户界面构件提供表示服务，服务构件提供功能服务，它们在总线上的位置是平等的，均可作为客户或服务器。在总线上传输的数据构件对象，其数据与结构是封装在一起的。得到此数据构件对象后，可动态分析其内容而决定对它的操作，使集成的构件以完整的面貌、主动的方式工作。
　　由于软构件模型在软件重用领域得到了广泛采用，因此，许多世界上著名的计算机公司参与制订了一系列构件式软件体系结构的技术规范，典型的有Microsoft公司的基于构件对象模型(DCOM)的Active X构件技术规范，HP、3COM、Canon等公司制订的基于开放分布式处理的对象技术规范-CORBA，以及Sun公司开发的Java Bean。
　　Active X
　　ActiveX控件是基于构件对象模型(COM)的，它是一种构件技术规范。遵循这个规范可以使不同语言开发的软件构件在网络环境中相互操作。ActiveX给用户和开发商提供了一个内容丰富的平台，着重解决网络分布式计算和Internet服务的问题。
　　DCOM是Microsoft与其他业界厂商合作提出的一种分布构件对象模型(Distributed Component Object Model)，它是软构件的集成规则。DCOM起源于动态数据交换(DDE)技术，通过剪切/粘贴(Cut/Paste)实现两个应用程序之间共享数据的动态交换。形成了COM对象之间实现互操作的二进制标准。COM规定了对象模型和编程要求，使COM对象可以与其他对象相互操作。这些对象可以用不同的语言实现，其结构也可以不同。
　　CORBA
　　公共对象请求代理体系结构(CORBA)是以对象请求代理(ORB)为核心制定的分布式构件对象标准。它定义了构件对象间通过ORB透明地发送请求和接收响应的机制，保证了分布异构环境下对象之间的互操作性。
　　CORBA采用分层的设计原则和实现方式，它仅定义了ORB需要用到的基类，而面向应用的对象定义逐步分层定义和实现。构件对象通过接口输出其功能，接口是客户唯一访问对象获取服务的方法，也是实现透明访问的基础，它由接口定义语言(IDL)定义。
　　Java Bean
　　Java是一个应用程序开发平台，它按照高性能、可移植、可解释的原则，提供面向对象的编程语言和运行环境。Java计算的本质就是利用分布在网络中的各类对象共同完成相应的任务。
　　Java的软件构件称为Java Bean，简称Bean。Bean是能够在构造工具中进行可视化操作的可重用软件。Java Bean的组件模型包含组件和容器两个基本要素，这一思想在ActiveX/DCOM技术中同样存在。作为一种典型的构件模型，Java Bean具有属性、方法、事件、自我检查、定制和永久性等6个方面的特征。其中前3种特征是面向对象的组件必须满足的基本要求。后3种特征主要侧重于对Java Bean构件性质的刻画。

4　总结

　　软构件技术的出现，极大地满足了军用测试领域应用的要求，使得各种技术形成的软构件可以最大程度地进行重用。在大型软构件库的支持下，利用现有的、质量好、可靠性强的软构件，按照大规模软件开发的工程规范进行开发，是建设满足通用测试要求的大型测试系统的良好途径。

基金项目：总装备部基金项目：97J17.6.4HT0601
作者简介：于功敬(1966-)，男，黑龙江省哈尔滨市人，北京航天测控公司高级工程师，硕士，主要从事通用测试工程和系统仿真。
于功敬（北京航天测控公司，北京　100830）

参考文献
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