CN114938343B - 一种智能锁集群测试架构及数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能锁集群测试架构及数据传输方法。设计规模可扩展的通用集群测试架构，将多种测试数据进行统一格式的保存与传送，并且设计了具有可靠传输特性的统一通信协议，在实际布置中采用无线与有线结合的通信方法，以适应相对复杂的测试环境，而且在远端布置了管理端，有利于测试人员汇总、查看、分析测试结果。本发明能够针对不同智能锁产品的测试中，采用统一的测试架构与通信硬件，使测试环境可以复用和共享，同时也使通信具有鲁棒性，可以有效提升数据汇聚的可靠性与有效性。

Description

一种智能锁集群测试架构及数据传输方法

技术领域

本发明涉及一种智能锁集群测试架构及数据传输方法。

背景技术

电子智能锁在批量生产过程中，需对智能锁的功能和可靠性进行测试，人工测试方式存在稳定性不足、测试数据收集困难等问题，测量效果一定程度上受测试人员的专业性影响，而采用自动化测试的方式，测试设备难以复用，由于不同产品测试项目有所区别，需要为每一个产品专业设计测试系统，研发与物料成本较高，同时数据汇聚有一定难度，在大规模应用时，难以大规模使用使之实用化。

例如，传统的通信方式当中，如果单纯采用CAN总线等多设备的串行总线汇聚多个测试设备的通信数据，容易导致设备间通信数据的阻塞，从而使测试数据丢失；而采用一对一通信的方式，容易导致通信线路过多，导致测试环境混乱，不利于现场维护；如果单纯使用无线通信方式，虽然简化的现场线路的布置，但会容易由于通信设备过多，测试现场的电磁环境复杂，导致通信效果可能无法实现。

发明内容

本发明的目的在于针对智能锁在批量生产过程中集群测试的数据保存与传输问题，提供一种智能锁集群测试架构及数据传输方法，能够针对不同智能锁产品的测试中，采用统一的测试架构与通信硬件，使测试环境可以复用和共享，同时也使通信具有鲁棒性，可以有效提升数据汇聚的可靠性与有效性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种智能锁集群测试架构，包括远程管理端、网关、测试主机、测试从机、测试架；

所述远程管理端布置在远端，提供有图形界面；

所述网关，用于实现远程管理端与测试主机的通信，并能够通过广播配置测试主机所运行的相关参数；

所述测试主机，用于监控/控制测试从机的运行，它是参数配置的主体，其所控制的所有测试从机具有相同的测试参数，同时内置多套测试程序，根据待测产品，选择相应的测试程序，自适应适配不同的智能锁；同时它会与测试从机进行交互，直接控制测试从机进行测试，获得测试结果，并经由网关发送给测试主机；

所述测试从机，由待测智能锁与测试电路构成，测试从机直接在测试主机和待测智能锁之间透传串口数据，而待测智能锁需要通过内置的测试程序与测试主机通信，通过测试电路完成自身的测试；

所述测试架为多个，测试架用于放置待测智能锁、测试从机，测试架共4层，每层布置8个测试从机；多个测试架通过编号区分，编号从01~99，每个测试从机根据其物理位置，在测试时会有4位十进制的临时编号，该临时编号前两位为测试架编号，第3位为测试架的层数，第四位锁在每一层的相对位置，临时编号作为数据传输地址的关键参数之一，设置使用多位拨码开关实现，并且通过拨码开关对测试主机的数据传输地址进行设置，而测试从机的数据传输地址取决于与测试主机连接时选择的连接口，由于待测智能锁均有处理器芯片，因此使用MAC地址唯一标识测试从机，并作为测试从机的地址和测试结果的主键。

在本发明一实施例中，还包括传输线路，所述传输线路包括连接远程管理端与网关的以太网，连接测试主机与网关的CAN总线。

在本发明一实施例中，临时编号第三位为测试从机所处测试架的层数由上到下依次为1~4。

在本发明一实施例中，临时编号第四位为测试从机所处测试架相应层由左到右依次为1~8。

本发明还提供了一种基于上述所述智能锁集群测试架构的数据传输方法，包括：

（1）数据格式及编码

数据点包括地址与数值两个参数，其中地址是一个16位二进制值，用以唯一标识数据；数值类型，包括整型、自定义类型和复合类型；整型采用可变长的编码格式，每一个字节的第一个bit是结束标识，而其他7bit是有效数据，编码采用小端格式；自定义类型采用“数据长度+数据”的格式；复合类型是通过预先编程，实现多数据点的同时传递，其规则就是编程顺序将数据按顺序发送；

（2）数据传输

（2.1）测试主机的配置：

1）远程管理端访问每个测试主机的配置校验数据点，该配置校验数据点在被访问时，测试主机会基于配置信息，计算测试主机所有参数对应的CRC值，然后对于所有要配置参数的测试主机，将广播标志置位；

2）远程管理端对网关的广播数据点写入待配置的参数（也就是测试主机地址为0的数据点），接受广播的测试主机接收数据但不发送接收反馈包；

3）远程管理端依次尝试启动测试主机，如果有测试主机启动失败，则返回1），否则配置流程结束；

（2.2）测试主机和测试从机的数据传输：测试主机和测试从机根据实际的测试要求，预先安排数据点，其中前面16个数据点用来保存或传输设备的主要属性，剩余数据点用来保存运行过程的参数或者测试结果。

在本发明一实施例中，测试主机的第9个数据点用来配置测试主机与从机各个参数的参数类型，其规则如下：

（1）测试主机的第9个数据点固定是一个2字节的INT类型数据即A和B，分别设置测试从机的整型、自定义型的数量，也就是16~16+A-1是整型数据点，16+A~16+A+B是自定义型数据，剩下的是复合类型数据；

（2）对于测试主机而言，测试主机和测试从机的整型与自定义型数据点相同，而测试从机的复合类型数据点在测试主机当中是自定义数据类型，用来配置测试从机复合类型的复合方法；

（3）最后一个类型复合数据点所对应的所有测试主机数据点的值会写入FLASH中，使之能够掉电保存，在测试主机的上电后直接恢复，远程管理端会通过CRC校验确定数据是否相同，CRC校验的规则为：将测试主机的第6个数据点的参数、A、B、最后一个复合类型数据的复合规则以及该复合规则对应的数据按顺序排序之后计算CRC32，校验会在写入对应数据点后进行。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明是一种智能锁生产集群测试架构及数据传输方法，它的目标是简化测试环境的布置方法，使测试环境切换测试智能锁产品种类的流程进行简化，简化测试过程的监控方法，快速汇总测试结果，本发明的创新点和优势包括：

1、本发明方法的一个特色是能够方便的布置测试环境，在测试智能锁产品发生改变时，只要保证硬件接口相同，测试参数可以通过广播直接进行更新，确保数据的统一性，这降低了人工成本，也增加了测试的可靠性，在增加测试集群规模时，其代价也较低；

2、合理分布数据点，可以根据需要对数据进行复合，确保每次通信均只需要传输一条数据，同时数据点的编号具有路由功能，以保证实现可靠传输的同时，不会消耗过多的硬件资源与通信资源，这简化了数据通信协议的设计的同时，也确保了测试数据收集的可靠性。

附图说明

图1为本发明智能锁集群测试架构的整体框架。

图2为本发明测试主机配置方法流程图。

图3为本发明一实例的实际测试流程。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明一种智能锁集群测试架构的整体框架如图1所示，系统由远程管理端（简称管理端）、网关、传输线路、测试主机、测试从机、测试架等组成。

（1）管理端：管理端布置在远端，是整个集群测试系统的控制与数据汇聚的中心，管理端可以控制任意数量的网关，只与网关通信，同时提供图形界面供测试相关人员控制整个系统。

（2）网关：网关作为数据交互的控制核心，是管理端与测试主机的桥梁，是数据交互的核心，实现了数据的转发与必要的映射，同时也是测试地点的控制核心，通过以太网与远方的管理端相连，并且可以通过广播配置测试主机所运行的相关参数。

（3）CAN总线：网关与测试主机之间采用CAN总线进行通信，一条CAN总线连接了一个网关和若干测试主机，网关可以通过控制多条CAN总线。对于具体一条CAN总线而言，除了CAN总线的仲裁机制外，通信主要由网关控制。

（4）测试主机：测试主机用以监控/控制测试从机的运行，它是参数配置的主体，其所控制的所有从机具有相同的测试参数，同时可以内置多套测试程序，根据待测产品，选择特定的测试程序，自适应适配不同的产品；同时它会与测试从机进行交互，直接控制测试从机进行测试，获得测试结果，并经由网关发送给测试主机。

（5）测试从机：测试从机通常即是被测试的产品与测试电路构成，测试从机通常直接在主机和产品之间透传串口数据，而产品需要通过内置的测试程序与测试主机通信，完成自身的测试，测试从机也包括必要的测试硬件，例如电压测量、电流测量电路。

（6）测试架：本地设置多个测试架，用以放置测试的智能锁，每个测试架共4层，每层布置8个测试从机，共布置8*4=32个测试从机，8个测试主机，2个网关（与测试主机复用，也就是说，编号为1和5的测试主机也具有网关的功能），多个货架通过编号区分，编号从01~99，每个测试从机根据其物理位置，在测试时会有4位十进制的临时编号，该临时编号前两位为货架编号，第3位为测试架的层数（从上到下为1~4），第四位锁在每一层的相对位置（从左到右1~8），例如第2个测试架第2排的第4个测试位，编号为0224，这将作为此轮测试的临时编号，也将作为数据传输地址的关键参数之一，设置可以使用多位拨码开关实现，并且通常通过拨码开关对测试主机的地址进行设置，而从机的地址取决于与主机连接时选择的连接口，由于待测设备均有处理器芯片，因此使用其上MAC地址唯一标识测试从机，并作为测试从机的地址和测试结果的主键。

本发明数据编码及传输方法

1、数据格式及编码

在程序逻辑上，数据点是本传输系统的核心，它具有两个参数，包括地址与数值，其中地址是一个16位二进制值，用以唯一标识数据，而数值有多种类型可供选择，包括整型、自定义类型和复合类型。

通信系统的所有个体都有保存一份自己关心的数据的副本，测试主机和网关主要的功能就是高效率的在整个系统内确保数据的统一性。同时客观上，大部分数据都是单向的，例如，配置参数均由服务器发送测试端接收，而测试结果又是由测试端单向发送给服务器，因此在服务器和测试从机中，也具有一定灵活性，也就是主要提供了两种同步方式：（1）对于大部分数据点，采用简单的单向同步的协议，以较小的代价确保数据发送的正确性；（2）对于少部分数据点，采用CRC32校验的方式，确保数据相同性。

整型采用可变长的编码格式，也就是每一个字节的第一个bit是结束标识，而其他7bit是有效数据，编码采用小端格式；自定义类型采用“数据长度+数据”的格式；复合类型是通过预先编程，可以实现多数据点的同时传递，其规则就是编程顺序将数据按顺序发送。

这种编码规则兼具了灵活性、方便性和鲁棒性，测试过程中，多种测试工具可以兼容与一个测试主板当中，且测试代码区别不大，因此可以预置，在本系统当中，可以根据待测设备的类型，选择准备执行的测试代码，但待传递的数据区别很大，而且需要灵活配置测试相关参数，例如待测电流的合格门限需要调整，这个时候，就可以使用2个整型数据进行传递范围；复合类型可以方便将通信数据一次性全部传递，同时测试数据可以暂存，避免获取数据影响了测试流程。

16位数据点地址除了用来区分数据之外，也具有路由的功能，首先，地址的分配规则如表1所示：

表1 地址分配规则

分配说明	测试主机编号	测试从机编号	数据点编号
				位数	5	3	8
范围	1-30	1-7	0-255
				说明	用来唯一定义一个测试主机，如果测试环境超过30个测试主机，可以通过网关的IP进行进一步区分，编号31用来测试主机广播，0保留给网关使用	用来唯一确定一个被测设备，特别的0编号是用来给测试主机本身进行通信使用，用来配置测试参数使用	用以指代某一个具体的数据点，例如保存测试的一项测试结果

2、数据传输方法

网关使用地址中的测试主机编号来转发数据，而测试主机可以通过测试从机的编号来分辨各个测试从机。服务器可以通过广播来同时配置多个测试主机，用以简化配置过程中的通信，由于CAN总线具有广播的功能，所有的配置参数直接使用CAN总线的广播进行，数据传输实现流程如图2所示，具体而言是：

（1）在配置前，服务器会访问每个设备的配置校验数据点，该数据点在被访问时，测试主机会基于配置信息，计算该测试主机所有参数对应的CRC值，然后对于所有要配置参数的测试主机，将广播标志置位；

（2）服务器对网关的广播数据点写入待配置的参数（也就是测试主机地址为0的数据点），接受广播的测试主机接收数据但不发送接收反馈包；

（3）服务器依次尝试启动，如果有测试主机启动失败，则返回（1），否则配置流程结束。

3、数据点使用方法

数据点在测试主机和测试从机当中，会根据实际的测试要求，预先安排数据点，如表2所示，通常情况下，其中前面16个数据点用来保存或传输设备的主要属性，剩余数据点用来保存运行过程的参数，或者保存测试结果。

表2 主从机数据点安排模板

数据点编号	名称	类型	说明
				0	测试设备硬件版本号	Str	测试设备硬件版本号
1	测试设备软件版本号	Str	测试设备软件版本号
				2	通信协议版本号	Str	通信协议版本号
3	数据点有效状态	Int	标识所有设备对应的数据点是否有效的状态，是一个7bit的数，每一个bit代表测试主机与所控制的测试从机是否所对应的所有数据点是否有效，bit从小到大代表从机的编号，其中第0位代表测试主机，第1~6位代表测试从机是否在线（后面n的值与该bit位一一对应），如果该位为0，代表还未准备好，此时访问该测试设备对应的数据节点未定义，这些bit除了重启时，只会进行置位操作（也就是变为1之后就不会变为0），测试主机和网关会主动同步该数据点，若测试主机重启后发送该数据点（一定是0）后，网关会强行清空所有相关数据点（通常写为0）
				4	测试主机的MAC地址	Str	测试主机的Mac地址，用来唯一标识一台主机
5	当前系统时间	Int	32bit的无符号整型数，由网关同步，之后主机应当每个1s对其加1，时间的具体含义有管理端负责解释
				6	模式	Str	即产品型号，AL001（用来标识当前被测试的产品的基本名称，原则上一个测试主机所挂载的所有测试从机应当是同一批次的产品）
7	网关命令标识	Int	用来校验网关和主机是否会通信，以及进行初步的同步数据与网关控制，初始为00，网关会将其改为01，表示通信畅通，被改为FF，则主机会主动重启（管理端不需要控制该数据点）
				8	控制确认命令	Int	在配置完测试主机的相关参数后，可以对该数据点写入配置文件的CRC校验值，当该值写入非0值，且CRC校验正确，则正式启动，CRC校验错误会强制改回0
9	配置文件数据点类型	Int	用来配置测试从机各个数据点的类型
				10	控制标志位	Int	在配置完成主机测试参数后，必须对主机该位写1，才会让配置的参数生效，网关会主动同步该参数，并且开始测试
11	预计测试轮次	Int	从机测试的轮次
				12	测试轮次间间隔	Int	从机两次测试之间的间隔，单位为秒
13	异常重新检测次数	Int	当一个参数测试异常时，如果连续n次中均测试错误，则上报测试出现异常，该数据点为n
				14	广播配置接收	Int	该数据点用以指示设备需不需要接收广播配置信息，当该参数为1时为需要，0时为不需要，当接收到配置信息使系统启动时，该参数会被测试主机改为0，并通知服务器
15	系统主要信息	MULT	系统相关状态信息一次性发送，综合0 1 2 3 46数据点
				16~127			根据测试要求决定

其中，测试主机的第9个数据点用来配置测试主机与从机各个参数的参数类型，其规则是：

（1）该数据点固定是一个2字节的INT类型数据（即A和B），分别设置测试从机的整型、自定义型的数量，也就是16~16+A-1是整型数据点，16+A~16+A+B是自定义型数据，剩下的是复合类型数据；

（2）对于测试主机而言，测试主机和测试从机的整型与自定义型数据点相同，而测试从机的复合类型数据点在主机当中是自定义数据类型，用来配置测试从机复合类型的复合方法；

（3）为了减少通信数据量，最后一个复合数据点所对应的所有测试主机数据点的值会写入FLASH中，使之能够掉电保存，在测试主机的上电后直接恢复，管理端会通过CRC校验确定数据是否相同，CRC校验的规则为：将第6个数据点的参数、A、B、最后一个复合类型数据的复合规则以及该复合规则对应的数据按顺序排序之后计算CRC32，校验会在写入对应数据点后进行。

而其余数据点可以根据具体情况灵活保存各类数据，并且可以根据使用具体情况，对数据进行变换，最常用的数据压缩流程包括取对数、缩放与取整，例如电流值的范围为0~1A，分辨率为1nA，加入测量的电流值为，则发送的数值为：

例如发送的电流值为1μA，则实际编码为：，该操作会在上位机做对应的反向操作。

具体实施案例

例如，某个智能锁需要测试的项目包括：背光的三色灯、蜂鸣器、电机等项目，测试过程中，对于LED灯或者蜂鸣器等设备主要采集它们在一次工作时间当中的电流平均值，如果在合理范围内，且多轮次测量中，电流浮动范围符合要求，则证明该项目工作正常；对于电机，则通过电流积分电路计算电机工作的功耗、通过峰值检测电路检测电机工作的峰值电流，这两个项目数值不能过高，也不能接近0，则说明电机工作是正常的。因此，每一轮测试过程中，会对这些项目进行依次测试，在测试完成后，会休眠一小段时间让设备冷却，之后再进行下一轮测试；测试轮次达到要求后，结束测试。

该产品在测试时，采用的流程如图3所示，测试的数据在完成一轮测试后会同时写入对应的数据点中，并通过一个复合数据点发送给管理端保存，等待管理端回复后开始另一轮测试；如果测试出错，会使用专用的错误数据点用以提示并停止测试。

本例当中，从机的数据点如表3所示，通常每个数据点保存一个测试结果，并且具有一个复合数据点用以传递所有测量结果，具体而言，管理端和测试从机主要通过数据点n*128+97的通信，在从机的每个测试流程中，均使用该数据点上报，在收到确认回复后，会准备下一轮测试。

表3 案例从机数据点安排规则

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能锁集群测试架构，其特征在于，包括远程管理端、网关、测试主机、测试从机、测试架；

所述远程管理端布置在远端，提供有图形界面；

所述网关，用于实现远程管理端与测试主机的通信，并能够通过广播配置测试主机所运行的相关参数；

所述测试主机，用于监控/控制测试从机的运行，它是参数配置的主体，其所控制的所有测试从机具有相同的测试参数，同时内置多套测试程序，根据待测产品，选择相应的测试程序，自适应适配不同的智能锁；同时它会与测试从机进行交互，直接控制测试从机进行测试，获得测试结果，并经由网关发送给测试主机；

所述测试从机，由待测智能锁与测试电路构成，测试从机直接在测试主机和待测智能锁之间透传串口数据，而待测智能锁需要通过内置的测试程序与测试主机通信，通过测试电路完成自身的测试；

所述测试架为多个，测试架用于放置待测智能锁、测试从机，测试架共4层，每层布置8个测试从机；多个测试架通过编号区分，编号从01~99，每个测试从机根据其物理位置，在测试时会有4位十进制的临时编号，该临时编号前两位为测试架编号，第3位为测试架的层数，第四位锁在每一层的相对位置，临时编号作为数据传输地址的关键参数之一，设置使用多位拨码开关实现，并且通过拨码开关对测试主机的数据传输地址进行设置，而测试从机的数据传输地址取决于与测试主机连接时选择的连接口，由于待测智能锁均有处理器芯片，因此使用MAC地址唯一标识测试从机，并作为测试从机的地址和测试结果的主键。

2.根据权利要求1所述的一种智能锁集群测试架构，其特征在于，还包括传输线路，所述传输线路包括连接远程管理端与网关的以太网，连接测试主机与网关的CAN总线。

3.根据权利要求1所述的一种智能锁集群测试架构，其特征在于，临时编号第三位为测试从机所处测试架的层数由上到下依次为1~4。

4.根据权利要求1所述的一种智能锁集群测试架构，其特征在于，临时编号第四位为测试从机所处测试架相应层由左到右依次为1~8。

5.一种基于权利要求1-4任一所述智能锁集群测试架构的数据传输方法，其特征在于，包括：

（1）数据格式及编码

数据点包括地址与数值两个参数，其中地址是一个16位二进制值，用以唯一标识数据；数值类型，包括整型、自定义类型和复合类型；整型采用可变长的编码格式，每一个字节的第一个bit是结束标识，而其他7bit是有效数据，编码采用小端格式；自定义类型采用“数据长度+数据”的格式；复合类型是通过预先编程，实现多数据点的同时传递，其规则就是编程顺序将数据按顺序发送；

（2）数据传输

（2.1）测试主机的配置：

1）远程管理端访问每个测试主机的配置校验数据点，该配置校验数据点在被访问时，测试主机会基于配置信息，计算测试主机所有参数对应的CRC值，然后对于所有要配置参数的测试主机，将广播标志置位；

2）远程管理端对网关的广播数据点写入待配置的参数，接受广播的测试主机接收数据但不发送接收反馈包；

3）远程管理端依次尝试启动测试主机，如果有测试主机启动失败，则返回1），否则配置流程结束；

（2.2）测试主机和测试从机的数据传输：测试主机和测试从机根据实际的测试要求，预先安排数据点，其中前面16个数据点用来保存或传输设备的主要属性，剩余数据点用来保存运行过程的参数或者测试结果。

6.根据权利要求5所述的一种数据传输方法，其特征在于，测试主机的第9个数据点用来配置测试主机与从机各个参数的参数类型，其规则如下：

（1）测试主机的第9个数据点固定是一个2字节的INT类型数据即A和B，分别设置测试从机的整型、自定义型的数量，也就是16~16+A-1是整型数据点，16+A~16+A+B是自定义型数据，剩下的是复合类型数据；

（2）对于测试主机而言，测试主机和测试从机的整型与自定义型数据点相同，而测试从机的复合类型数据点在测试主机当中是自定义数据类型，用来配置测试从机复合类型的复合方法；

（3）最后一个类型复合数据点所对应的所有测试主机数据点的值会写入FLASH中，使之能够掉电保存，在测试主机的上电后直接恢复，远程管理端会通过CRC校验确定数据是否相同，CRC校验的规则为：将测试主机的第6个数据点的参数、A、B、最后一个复合类型数据的复合规则以及该复合规则对应的数据按顺序排序之后计算CRC32，校验会在写入对应数据点后进行。