GB T 22270.1-2008 工业自动化系统与集成 测试应用的服务接口 第1部分 概述.pdf

1、ICS 2504040J 07 a亘中华人民共和国国家标准GBT 222701-2008IS0 20242-1：2005工业自动化系统与集成测试应用的服务接口第1部分：概述Industrial automation systems and integration-Service interface for testing applications-Part 1：Overview2008-08-06发布(IS0 202421：2005，IDT)2009-03-0 1实施宰瞀髁紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅111GBT 222701-20081180 202421：2005前言“引言一

2、1范围-2术语和定义3缩略语4服务接口概念一附录A(资料性附录)附录B(资料性附录)附录C(资料性附录)GBT 22270用例虚拟设备状态图设备驱动的级联目 次I1l22890刖 吾cBv 222701-2008ISO 202421：2005GBT 22270(ISO 20242)(工业自动化系统与集成测试应用的服务接口由以下6个部分组成：第1部分：概述；第2部分：资源管理服务接口；第3部分：虚拟设备服务接口；第4部分：服务能力专规模板；第5部分：应用程序服务接口；第6部分：一致性测试方法、标准和报告。本部分是GBT 22270的第1部分。本部分等同采用ISO 202421：2005(32业自

3、动化系统与集成测试应用的服务接口第1部分：概述(英文版)。本部分的技术内容和组成结构与ISO 202421：2005相一致。本标准做了以下编辑性修改：将“ISO 202421”改为“GBT 22270的第1部分”或“GBT 22270的本部分”；删除了ISO 202421：2005的前言，并根据我国国家标准编制要求重新起草了前言；本部分中将已转化为国家标准的国际标准编号改为国家标准编号，未转化的国际标准保留。本部分的附录A、附录B、附录C是资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会(SACTC 159)归口。本部分起草单位：北京机械工业自动化研

4、究所。本部分主要起草人：黎晓东、杨书评、高雪芹。GBT 222701-2008IS0 20242-1：2005引 言为促进自动化和测量装置及其外围组件与计算机应用的集成，应国际汽车业及其厂商的需求，特制定GBT 22270。本标准定义了在自动化测量应用环境下设备驱动的创建规则及其运行状态。制定GBT 22270的主要目的是为使用户：不受电脑操作系统的局限；不受设备连接技术(设备接口网络)的局限；不受设备供应商的局限；在给定计算机平台下，能够验证所连接设备的设备驱动，并确认该设备驱动的运行情况；不受未来技术设备发展的限制。GBT 22270不涉及新设备开发和对专门接口技术(网络)的应用。本标准将

5、设备及其通信接12：1封装在一起，以和同类其他设备在指定应用情况下兼容。GBT 222701-20081S0 20242-1：2005工业自动化系统与集成测试应用的服务接口第1部分：概述1范围GBT 22270的本部分对该标准及其在计算机辅助测试环境中的应用进行了概述。2术语和定义本部分使用了下列术语和定义。21应用程序application program为帮助用户执行特定任务而设计的资源。注：在本部分中，应用程序可执行任何运行计算机辅助测试站所需的任务，但有一个特别要求，即需要与外围设备保持通信。22应用程序服务接口 application program service interfac

6、e与协调器通信的接口。23通信对象communication object通过读写一个值的通信功能得以访问到的现有对象。24协调器coordinator具备特定接口的程序，负责应用程序对一个或更多设备驱动的访问，并管理实时应用情况、同步和事件。25设备能力描述device capability description具有规定格式(如结构、句法)的包含虚拟设备能力方面信息的文本文件。26设备驱动device driver带有GBT 22270专门接口的程序，具备通过调用平台适配器访问物理设备的服务功能。27接口 interface指明设备功能描述的类的关键词。注：设备驱动中的一个设备功能，即为这

7、种接口的实例。28接口驱动 interface driver通过外围设备接口处理数据传送的程序。1GBT 222701-20081S0 20242-1：200529模块moduleGBT 22270定义的标识虚拟设备描述的类的关键词。注：设备驱动中的虚拟设备，即为模块的实例。210平台适配器platform adapter带有GBT 22270专门接口的程序，封装了计算机硬件及其外围设备，可以提供与连接设备进行通信的服务，并可以使用计算机操作系统的其他资源。211资源管理服务接口resource management service interfaceGBT 22270规定的用来和平台适配器通

8、信的一套服务功能。212虚拟设备virtual device代表一个或多个物理设备或独立程序实体，提供了一个有关通信接口资源的明确视图。213虚拟设备服务接口virtual device service interfaceGBT 22270规定的用来和虚拟设备通信的一套服务功能。注：这些服务功能运用资源管理服务接口(平台适配器)访问物理设备，和或通过所包含的软件任务来提供所需的能力。3缩略语APsI应用程序服务接口；AscII一美国信息交换标准码；cAQ计算机辅助质量保证；CAT计算机辅助测试；cIM计算机集成制造；cORBA公共对象请求代理体系结构DCD一设备能力描述；DCPT设备能力专规模

9、板；00P面向对象的程序设计；PA平台适配器；PDu协议数据单元；RMSI资源管理服务接口；XML可扩展标记语言；VD一虚拟设备；VDSI虚拟设备服务接口。4服务接口概念41概述在制造业中，质量保证作为一项基本功能，用以确保设计出高质量的产品，并在制造过程中实现所期望的质量。为了控制质量，人们建立起测试站。测试站可以是生产过程本身的一部分，也可以是独立2GBT 222701-2008ISO 202421：2005的系统。计算机是控制测试站、监测过程性能、收集和评估数据和发布质量报告的极为有效的工具。在测试站中应用计算机称为“计算机辅助测试”(cAT)。CAT属于计算机辅助质量控制(CAQ)范畴

10、，而CAQ是计算机集成制造(CIM)概念的首要内容。测试站使用测量和自动化设备获取数据并控制测试场景(见图1)。CAT计算机的应用程序，通过接口同自动化和测量设备交互。GBT 22270的本部分定义了应用程序服务接口(APsI)。APSI包含了一组已定义的服务，通过这些服务可以访问任何数量的设备驱动及其所包含的虚拟设备。设备驱动是带有GBT 22270的本部分定义的另一种接口的软件模块，这种接口即虚拟设备服务接口(VDSI)。设备驱动通过虚拟设备来提供外围设备和驱动软件资源的能力。虚拟设备的结构及其通信状况，可通过设备能力描述(DCD)来记述。GBT 22270的本部分定义了设备能力专规模板(

11、DcPT)，通过DCPT来建立ASCII格式的设备能力描述文件(DCD)。计算机硬件及其操作系统，即平台，被资源管理服务接口(RMSI)封装，RMSI可以使测试应用程序与平台无关。平台适配器(PA)处理同外部设备的数据传送，以及对操作系统资源的访问。虚拟资源图1 GBT 22270规定的服务接口42平台适配器421特性平台适配器(见图2)是一个包含了计算机外围接口和操作系统资源的软件模块，并且通过资源管理服务接口(RMSI)提供计算机外围接口和操作系统资源。因此作为RMSI用户的设备驱动不依赖于专门的操作系统或外围接口驱动程序。如果操作系统没有提供所需的资源，平台适配器将会进行扩展。GBT 2

12、22701-2008ISO 20242-I：2005资源管理服务接口平台适配器(软件)操作系统专用接口 操作系统专用接口 类似于资源管理服务接口的接口操作系统资源，如： 操作系统集成的接口，如：一定时器： 串行通信口RS232专用外围设各的扩充，如：一内存管理：(COMx)： 一插入式设备；一以太网传输控制协议网 一现场总线卡；信号量控制际协议Ethernet(TCPIP)； 一其他一并行打印接口parallel(LPTx)：一通用串行总线结构(USB)图2对外围设备接口和操作系统资源的访问扩展部分为可动态加载的通信资源，这一部分资源操作系统没有提供。扩展的接口与RMSI相同，因此平台适配器需

13、要把用户的访问从RMSI路由到扩展部分。RMsI的一些特殊服务可处理扩展部分的加载和卸载。422设备通信方面平台适配器使用操作系统和或扩展部分的资源，将数据传送到物理设备。这一过程需依赖于接口类型，RMSI提供通信层。这可能是计算机的典型外围接口传输层。但是，如果平台适配器提供了专门的通信协议，通信层可能代表更高的层。对于通过现场总线的通信，协议过程大多位于插卡上。这或许要依赖插卡的资源，其通信层由平台适配器提供。平台适配器服务的通信属性由接口的类型名定义。GBT 22270为典型的计算机集成外围设备定义了几个名称。如果位于不同操作系统上的和或带有不同扩展部分的不同平台适配器使用的是同一类型名

14、，相关服务将具有相同的行为。对于RMsI的使用来说，无论通信协议是在平台适配器中处理的，还是在扩展部分处理，都没有什么差别。43设备驱动431特性设备驱动是一种能够访问虚拟设备通信对象的程序。这种访问不是与现实设备自动通信，因为虚拟设备与物理设备并非直接映射(见图3)。虚拟设备根据测试应用程序的需要进行定义。这些应用需要的功能可以由一个或多个物理设备来4GBT 222701-2008ISO 20242-1：2005提供。这些功能依据虚拟设备进行分组，作为依据的虚拟设备则可能属于a)某专用的物理设备；b)许多物理设备；c)一个物理设备的一部分，或d)设备驱动内或平台适配器扩展部分的一个软件模块。

15、虚拟设备服务接口设备驱动虚拟设备1 虚拟设各2 虚拟设备3 虚拟设备4 虚拟设备5厂厂厂1曩|! | ? 平台适配器 ： ， ， ， j 肖斜仁青图3物理设备的映射432设备通信方面实际的通信，包括通信栈的数个层上的PDU生成器和翻译器，并不能被虚拟设备服务接口(VDSI)的用户看到。通信是在设备驱动内部进行的。通信过程依赖于RMSI提供的通信层和物理设备的通信要求。44设备能力描述441特性设备能力描述是一种ASCII格式的文本文件，用来描述虚拟设备的结构和行为。此文件的语法和语义通过设备能力专规模板(DCPT)进行描述，DCPT中也包含与VDSI的使用相关的虚拟设备的行为规则。虚拟设备(见

16、图4)由表现设备能力特性的设备功能构成，设备功能包含用于数据交换的通信对象或被称为操作的可执行程序。操作是为了实现更为复杂、完备的设备活动。5GBT 222701-20081SO 202421：2005图4虚拟设备的内部结构442模块如果使用多个同类型的虚拟设备，没有必要对每一个虚拟设备进行描述。为处理这个问题，DCPT定义了若干模块，模块的使用如同面向对象程序设计(OOP)中的类。VDSI提供实例化一个模块的服务，该过程表示正在建立虚拟设备。一个模块可以有多少个实例能被创建，这取决于物理资源的情况，即连接的物理设备的数量以及设备驱动和平台适配器的管理资源。443接口类模型可以被接口的设备功能

17、引用。接口的实例是设备功能。VDSI提供了一个实例化服务。接口可通过设备能力描述给出的号码进行明确识别。设备功能由接口实例化提供的句柄予以识别。一个接口包括创建参数、参数、属性及操作(见图5)7L个组成部分，具有以下含义：a)创建参数是定义设备功能的不可改变配置(例如信号滤波器类型)。在OOP术语中，这些是构造器的参数。b)参数可影响设备功能的性能(例如信号滤波器的频率界限)。参数只有在设定设备功能时才能更改。c)属性是设备功能的输入或输出数据(过程数据)(例如信号滤波器的输入和输出连接)。属性可以在其存在的任何时候被访问。d)操作是为了完成更加复杂和完备的设备活动(进程)。操作可以有启动参数

18、和结果。GBT 222701-2008ISO 20242-1：2005接口标识创建参数参数属性操作图5接口组成部分444通信对象参数和属性是通信对象。为了进行数据访问，VDSI定义了多项服务。但是只有在另一个服务准备好通信对象之后，这些服务才能被使用。因此，一个测试应用程序只创建实际需要的通信对象。445虚拟设备性能模块实例化后，虚拟设备具有几个特定的操作状态(见附录B)。45协调器协调器是处理以下过程的程序(见图6)：a)对运行时期特征的控制。协调器管理CPU资源(多任务、多线程等)。b)组织事件处理。由于异步通信和对设备驱动的自发访问(为提供新值或检索调节量)，从而引发事件。c)不同设备驱

19、动同步化。应用程序可访问来自不同设备驱动的数值组合(结构)。d)几个同时运行的设备驱动的多路处理。测试应用程序可通过不同供应商的物理设备和设备驱动存取过程数据。e)解释设备能力描述，并对虚拟设备、设备功能以及通信对象进行实例化。图6处理不同设备驱动的协调器通过应用程序服务接口(APSI)，测试应用程序能够访问协调器的通信对象。将通信对象分配给设备驱动或分配给物理设备，这与测试应用程序没有关系。7GBT 222701-2008IS0 202421：2005A1用户活动附录A(资料性附录)GBT 22270用例用户管理测试应用程序并选择用于运行该程序的计算机平台。用户提供协调器或者管理测试应用程序

20、中类似协调器的等价物。根据应用程序要求，用户定义虚拟设备(模块)的能力，并作出相关的投标邀请。建议使用GBT 196591来描述所需的虚拟设备专规。A2供应商活动根据虚拟设备专规说明，供应商通过GBT 22270的设备能力专规模板(DcPT)创建设备能力描述(文件)。此后，供应商为这一应用选用物理设备。供应商可自行采用为这一应用专门开发的设备或者任何现成设备的组合。选定设备的外设接口，必须嵌在给定计算机平台上的带有GBT 22270规定的资源管理服务接口RMSI的平台适配器上。相关开发，可以委托平台专家进行，或者采用现有适合的平台适配器。如果已经有既定平台的平台适配器，但是缺少选定设备的接口，

21、供应商可以为新的接口开发扩展，由现有平台适配器进行装载。供应商开发设备驱动，该驱动程序需使用GBT 22270定义的虚拟设备服务接口(VDSI)。此驱动程序不受平台限制，可用C或者c+编程语言编写。如果用户更换了平台(比如，操作系统升级或者更换了计算机硬件)，只需订购一个新的平台适配器，重新编译驱动程序即可。A3进一步的活动根据设备能力描述，用户再一次检查应用要求，必要时进行扩展。严谨的设备能力描述文件用于定制设备驱动。设备模拟驱动可用来测试应用。这类模拟器与供应商无关，可将其开发为通过编译设备能力描述(文件)可自行调节的通用工具。附录B(资料性附录)虚拟设备状态圈GBT 222701-200

22、8IS0 202421：2005要将虚拟设备从一种状态转换到另一种状态，应使用预定义的操作接口TransitionFct(转换函数)。该转换函数属于一个固有的虚拟设备，这一固有的虚拟设备是设备驱动的基本VD，称为控制VD。终止圈B1虚拟设备的不同状态此处所说的虚拟设备的各个状态(见图B1)，不可与测试应用程序或真实设备的测量状态相混淆。多数情况下，只有在虚拟设备处于工作状态时，测试应用程序或真实设备的各状态才与虚拟设备的状态相关，这种相关性将用额外的通信对象进行处理。虚拟设备的各个状态代表的是虚拟设备通过通信方式与测试应用程序适配的不同阶段。GBT 222701-2008LSO 202421：2005附录C(资料性附录)设备驱动的级联对带有虚拟设备服务接口的不同设备驱动中的功能进行组织和实施，这可在带有几个层的分级结构中完成(见图C1)。也可能存在带有VDSI的设备驱动，这些设备驱动通过另一个VDSI而不是平台适配器使用功能。驱动程序的级联在VDSI中无法看到。10虚拟设备服务接口(VDSI)设备驱动虚拟设备1 虚拟设备2 虚拟设备3 虚拟设备4VDSI VDSI VDSI口口 U U LJ LJNvDSIL_j l l平台适配器图C1设备驱动的级联示例