一、UTP系統(tǒng)簡(jiǎn)介

宏控UTP協(xié)同自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱UTP測(cè)試系統(tǒng)）是一款通用的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，支持對(duì)總線通信(如串口、CAN、以太網(wǎng)等)、信號(hào)測(cè)試(AD、DA、IO等）、無線通信（藍(lán)牙、WiFi、4G/5G)、顯示識(shí)別（設(shè)備屏幕、按鈕、LED等）、設(shè)備操控、軟件功能等各方面進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試，能夠進(jìn)行各種復(fù)雜時(shí)序的自動(dòng)化測(cè)試。

接下來，我將通過一個(gè)具體的溫度傳感器實(shí)例來詳細(xì)說明我們?nèi)绾问褂肬TP通過ModBus協(xié)議對(duì)溫度傳感器進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試的。

二、被測(cè)產(chǎn)品介紹

溫度傳感器通過Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與參數(shù)配置：當(dāng)需要讀取實(shí)時(shí)溫度時(shí)，主控制器發(fā)送Modbus讀保持寄存器請(qǐng)求（功能碼0x03，寄存器地址30001），傳感器接收請(qǐng)求后返回當(dāng)前溫度值（如寄存器數(shù)據(jù)0x1388表示50.0℃）；當(dāng)需要設(shè)置溫度報(bào)警閾值時(shí)，主控制器通過Modbus寫保持寄存器指令（功能碼0x06，寄存器地址40001）發(fā)送目標(biāo)值（如寫入0x01F4表示設(shè)定上限為100.0℃），傳感器接收并解析報(bào)文后更新內(nèi)部參數(shù)，并通過響應(yīng)幀確認(rèn)寫入成功。

溫度傳感器涉及的指令：

三、被測(cè)產(chǎn)品測(cè)試分析

為驗(yàn)證溫度傳感器在Modbus協(xié)議下的通信與控制性能，測(cè)試流程如下：首先，通過Modbus主站工具（如Modbus Poll）發(fā)送讀輸入寄存器請(qǐng)求（功能碼0x04，地址30001），獲取傳感器實(shí)時(shí)溫度值（如返回0x1388表示50.0℃）；隨后，利用寫保持寄存器指令（功能碼0x06，地址40001）設(shè)置報(bào)警閾值（如寫入0x01F4表示上限100.0℃），并解析響應(yīng)幀確認(rèn)參數(shù)更新成功；最后，模擬超限工況（如加熱至105.0℃），通過讀寄存器40003驗(yàn)證報(bào)警標(biāo)志位是否為1，并檢測(cè)傳感器數(shù)字輸出信號(hào)是否觸發(fā)，從而閉環(huán)驗(yàn)證其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、配置可靠性及異常響應(yīng)能力。接下來，將對(duì)這一測(cè)試過程展開詳細(xì)分析。

1、數(shù)據(jù)采集測(cè)試：

利用專業(yè)測(cè)試工具向溫度傳感器發(fā)送讀取輸入寄存器請(qǐng)求（功能碼0x04，寄存器地址0x0000），獲取實(shí)時(shí)溫度值（如返回0x1388表示50.0℃）。

2、參數(shù)配置測(cè)試：

通過寫保持寄存器指令（功能碼0x06，寄存器地址0000）設(shè)置溫度報(bào)警閾值（如寫入0x01F4表示設(shè)定上限為100.0℃）。

3、閉環(huán)驗(yàn)證與功能觸發(fā)：

對(duì)傳感器返回的響應(yīng)報(bào)文進(jìn)行解析，確認(rèn)參數(shù)寫入成功；

模擬溫度升至閾值以上（如加熱至105.0℃），驗(yàn)證傳感器是否通過數(shù)字輸出觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，并讀取狀態(tài)寄存器（如40003）確認(rèn)報(bào)警標(biāo)志位是否為1。

在手動(dòng)測(cè)試溫度傳感器ModBus通信時(shí)，存在諸多不足：

手動(dòng)構(gòu)建報(bào)文并觀察電機(jī)響應(yīng)的方式效率極低，每個(gè)操作步驟都需人工介入，使得完整測(cè)試流程耗時(shí)漫長(zhǎng)。

人工編碼報(bào)文容易因?qū)f(xié)議理解不足或操作疏忽而產(chǎn)生錯(cuò)誤，影響測(cè)試準(zhǔn)確性。

手動(dòng)操作無法保證報(bào)文發(fā)送的精確時(shí)序，難以模擬真實(shí)工業(yè)環(huán)境下的實(shí)時(shí)通信需求。并且，復(fù)雜工況和異常場(chǎng)景的模擬存在局限性，可能遺漏潛在問題。

手動(dòng)記錄和分析數(shù)據(jù)不僅效率低下，還容易出錯(cuò)，難以從大量數(shù)據(jù)中快速提取關(guān)鍵信息，不利于故障排查與性能評(píng)估。

四、UTP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)上述被測(cè)產(chǎn)品測(cè)試

下圖為UTP測(cè)試系統(tǒng)與伺服電機(jī)的連接方式圖示。圖中展示了如何將溫度傳感器的控制接口與UTP測(cè)試系統(tǒng)的輸出端口相連。連接時(shí)需確保信號(hào)線的正確對(duì)接，以及電源線的正確連接，以保證測(cè)試的準(zhǔn)確性和安全性。

UTP測(cè)試平臺(tái)：

作為整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，為串口通信測(cè)試提供一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，用于模擬各種測(cè)試場(chǎng)景、生成測(cè)試數(shù)據(jù)以及對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行初步的處理和分析等。

串口通信測(cè)試機(jī)器人：

專門用于測(cè)試串口通信的測(cè)試機(jī)器人，它可以生成和發(fā)送數(shù)據(jù)，接收并解析從串口線上傳來的消息，通過與其他設(shè)備的通信來驗(yàn)證串口通信的正確性、穩(wěn)定性以及性能等指標(biāo)。

串口硬件模塊：

實(shí)現(xiàn)USB接口與串行通信接口（如RS-232、RS-485、TTL）之間的雙向轉(zhuǎn)換。它使得計(jì)算機(jī)（通過USB接口）能夠便捷地與串口設(shè)備通信，將從USB接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合串口協(xié)議規(guī)范的信號(hào)（如RS-232電平信號(hào)、RS-485差分信號(hào)）發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備，同時(shí)將串口設(shè)備返回的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB數(shù)據(jù)格式回傳至計(jì)算機(jī)。

溫度傳感器：

被測(cè)溫度傳感器，根據(jù)從通信總線（如Modbus）接收到的指令（如讀取實(shí)時(shí)溫度、設(shè)置報(bào)警閾值等）來執(zhí)行數(shù)據(jù)采集或參數(shù)配置，并通過響應(yīng)報(bào)文反饋當(dāng)前狀態(tài)或確認(rèn)操作結(jié)果。

UTP測(cè)試平臺(tái)通過可視化時(shí)序設(shè)計(jì)工具，支持自動(dòng)化構(gòu)建Modbus傳感器測(cè)試流程：

基于預(yù)設(shè)時(shí)序，通過寫保持寄存器指令（功能碼0x06）自動(dòng)配置傳感器參數(shù)（如報(bào)警閾值40001=1000表示100.0℃），并通過讀輸入寄存器指令（功能碼0x04）實(shí)時(shí)采集溫度值（如地址30001返回0x1388表示50.0℃），確保低延遲通信。

動(dòng)態(tài)解析與驗(yàn)證被測(cè)設(shè)備響應(yīng)，自動(dòng)解析傳感器返回的報(bào)文，提取關(guān)鍵字段（如溫度值、報(bào)警狀態(tài)位40003=0x01表示超限），并執(zhí)行條件判斷（如溫度≥100℃時(shí)觸發(fā)報(bào)警）。

閉環(huán)判定測(cè)試結(jié)果，對(duì)接收的Modbus報(bào)文進(jìn)行協(xié)議合規(guī)性校驗(yàn)（如CRC校驗(yàn)、功能碼匹配）及業(yè)務(wù)邏輯判定（溫度誤差≤±1%）。

五、設(shè)計(jì)自動(dòng)化測(cè)試腳本

UTP協(xié)同測(cè)試系統(tǒng)提供圖形化的自動(dòng)化用例編輯功能，支持設(shè)計(jì)出滿足各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景和時(shí)序要求的測(cè)試用例，通過測(cè)試用例調(diào)度各種不同的測(cè)試機(jī)器人執(zhí)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)“多輸入多輸出”的協(xié)同自動(dòng)化測(cè)試能力。

下圖是一個(gè)自動(dòng)化測(cè)試用例，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)向溫度傳感器發(fā)送請(qǐng)求：

下面是測(cè)試系統(tǒng)對(duì)溫度傳感器回復(fù)的消息的檢查，測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)按時(shí)序接收并檢查被測(cè)產(chǎn)品發(fā)出的消息內(nèi)容，自動(dòng)判定是否成功或失敗：

下圖展示的是測(cè)試系統(tǒng)的總線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)界面，該界面具備對(duì)總線數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與深度解析的功能。在這個(gè)界面中，能夠?qū)偩€協(xié)議里出現(xiàn)的各類消息開展細(xì)致解析，并進(jìn)行全面記錄。

總結(jié)

UTP協(xié)同自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)可有效解決手動(dòng)測(cè)試溫度傳感器ModBus通信的問題。它能自動(dòng)化發(fā)送請(qǐng)求和檢查消息，極大提升測(cè)試效率，節(jié)省大量時(shí)間。系統(tǒng)依據(jù)預(yù)設(shè)協(xié)議規(guī)則生成報(bào)文，避免人為編碼錯(cuò)誤，確保報(bào)文準(zhǔn)確性。憑借高精度時(shí)序控制，可模擬真實(shí)工業(yè)環(huán)境下的實(shí)時(shí)通信，滿足實(shí)時(shí)性測(cè)試需求。還能全面模擬復(fù)雜工況與異常場(chǎng)景。

審核編輯 黃宇