一、UTP系統簡介

宏控UTP協同自動化測試系統（簡稱UTP測試系統）是一款通用的自動化測試系統，支持對總線通信(如串口、CAN、以太網等)、信號測試(AD、DA、IO等）、無線通信（藍牙、WiFi、4G/5G)、顯示識別（設備屏幕、按鈕、LED等）、設備操控、軟件功能等各方面進行自動化測試，能夠進行各種復雜時序的自動化測試。

接下來，我將通過一個具體的溫度傳感器實例來詳細說明我們如何使用UTP通過ModBus協議對溫度傳感器進行自動化測試的。

二、被測產品介紹

溫度傳感器通過Modbus協議實現數據采集與參數配置：當需要讀取實時溫度時，主控制器發送Modbus讀保持寄存器請求（功能碼0x03，寄存器地址30001），傳感器接收請求后返回當前溫度值（如寄存器數據0x1388表示50.0℃）；當需要設置溫度報警閾值時，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）發送目標值（如寫入0x01F4表示設定上限為100.0℃），傳感器接收并解析報文后更新內部參數，并通過響應幀確認寫入成功。

溫度傳感器涉及的指令：

三、被測產品測試分析

為驗證溫度傳感器在Modbus協議下的通信與控制性能，測試流程如下：首先，通過Modbus主站工具（如Modbus Poll）發送讀輸入寄存器請求（功能碼0x04，地址30001），獲取傳感器實時溫度值（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）設置報警閾值（如寫入0x01F4表示上限100.0℃），并解析響應幀確認參數更新成功；最后，模擬超限工況（如加熱至105.0℃），通過讀寄存器40003驗證報警標志位是否為1，并檢測傳感器數字輸出信號是否觸發，從而閉環驗證其數據準確性、配置可靠性及異常響應能力。接下來，將對這一測試過程展開詳細分析。

1、數據采集測試：

利用專業測試工具向溫度傳感器發送讀取輸入寄存器請求（功能碼0x04，寄存器地址0x0000），獲取實時溫度值（如返回0x1388表示50.0℃）。

2、參數配置測試：

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

3、閉環驗證與功能觸發：

對傳感器返回的響應報文進行解析，確認參數寫入成功；

模擬溫度升至閾值以上（如加熱至105.0℃），驗證傳感器是否通過數字輸出觸發報警信號，并讀取狀態寄存器（如40003）確認報警標志位是否為1。

在手動測試溫度傳感器ModBus通信時，存在諸多不足：

手動構建報文并觀察電機響應的方式效率極低，每個操作步驟都需人工介入，使得完整測試流程耗時漫長。

人工編碼報文容易因對協議理解不足或操作疏忽而產生錯誤，影響測試準確性。

手動操作無法保證報文發送的精確時序，難以模擬真實工業環境下的實時通信需求。并且，復雜工況和異常場景的模擬存在局限性，可能遺漏潛在問題。

手動記錄和分析數據不僅效率低下，還容易出錯，難以從大量數據中快速提取關鍵信息，不利于故障排查與性能評估。

四、UTP系統實現對上述被測產品測試

下圖為UTP測試系統與伺服電機的連接方式圖示。圖中展示了如何將溫度傳感器的控制接口與UTP測試系統的輸出端口相連。連接時需確保信號線的正確對接，以及電源線的正確連接，以保證測試的準確性和安全性。

UTP測試平臺：

作為整個測試系統的基礎平臺，為串口通信測試提供一個穩定的運行環境，用于模擬各種測試場景、生成測試數據以及對測試結果進行初步的處理和分析等。

串口通信測試機器人：

專門用于測試串口通信的測試機器人，它可以生成和發送數據，接收并解析從串口線上傳來的消息，通過與其他設備的通信來驗證串口通信的正確性、穩定性以及性能等指標。

串口硬件模塊：

實現USB接口與串行通信接口（如RS-232、RS-485、TTL）之間的雙向轉換。它使得計算機（通過USB接口）能夠便捷地與串口設備通信，將從USB接收到的數據轉換為符合串口協議規范的信號（如RS-232電平信號、RS-485差分信號）發送到目標設備，同時將串口設備返回的數據轉換為USB數據格式回傳至計算機。

溫度傳感器：

被測溫度傳感器，根據從通信總線（如Modbus）接收到的指令（如讀取實時溫度、設置報警閾值等）來執行數據采集或參數配置，并通過響應報文反饋當前狀態或確認操作結果。

UTP測試平臺通過可視化時序設計工具，支持自動化構建Modbus傳感器測試流程：

基于預設時序，通過寫保持寄存器指令（功能碼0x06）自動配置傳感器參數（如報警閾值40001=1000表示100.0℃），并通過讀輸入寄存器指令（功能碼0x04）實時采集溫度值（如地址30001返回0x1388表示50.0℃），確保低延遲通信。

動態解析與驗證被測設備響應，自動解析傳感器返回的報文，提取關鍵字段（如溫度值、報警狀態位40003=0x01表示超限），并執行條件判斷（如溫度≥100℃時觸發報警）。

閉環判定測試結果，對接收的Modbus報文進行協議合規性校驗（如CRC校驗、功能碼匹配）及業務邏輯判定（溫度誤差≤±1%）。

五、設計自動化測試腳本

UTP協同測試系統提供圖形化的自動化用例編輯功能，支持設計出滿足各種業務場景和時序要求的測試用例，通過測試用例調度各種不同的測試機器人執行測試，實現“多輸入多輸出”的協同自動化測試能力。

下圖是一個自動化測試用例，實現了測試系統自動向溫度傳感器發送請求：

下面是測試系統對溫度傳感器回復的消息的檢查，測試系統自動按時序接收并檢查被測產品發出的消息內容，自動判定是否成功或失敗：

下圖展示的是測試系統的總線數據監測界面，該界面具備對總線數據進行實時監控與深度解析的功能。在這個界面中，能夠對總線協議里出現的各類消息開展細致解析，并進行全面記錄。

總結

UTP協同自動化測試系統可有效解決手動測試溫度傳感器ModBus通信的問題。它能自動化發送請求和檢查消息，極大提升測試效率，節省大量時間。系統依據預設協議規則生成報文，避免人為編碼錯誤，確保報文準確性。憑借高精度時序控制，可模擬真實工業環境下的實時通信，滿足實時性測試需求。還能全面模擬復雜工況與異常場景。

審核編輯 黃宇