以软件为核心的测试系统设计

2012-01-20 08:45:27来源: eefocus

如今,伴随着新技术的不断涌现和各行业新需求的不断增加,更多差异化产品投放市场的步伐也在不断加快,这些产品不但集成了更多功能,而且还必须缩减开发周期,以便在与同类产品的竞争中获得优势。与此同时,各企业也都面临着更加严峻的成本控制要求,并且对于测试速度的要求也变得更高。这些都需要快速开发高效、灵活的测试系统。

以软件为核心的模块化系统架构,是针对上述测试挑战的一种创新型解决方案。测试工程师可以利用简单易用,结构清晰的软件工具和灵活的模块化硬件,来创建完全用户定义的测试系统。作为在测试测量领域具有三十多年经验的专业公司,NI公司为世界各地用户构建自动化系统,提供了高效的平台和工具。设计涉及电子产品、半导体、汽车、国防与航空航天等行业,并积累了丰富的经验。

本文将从模块化的硬件平台和提高开发效率的软件工具两个方面,来详细探讨如何构建一个以软件为核心的模块化测试系统。

模块化硬件I/O

如今产品设计正变得日益复杂。层出不穷的新标准、新协议(比如:射频通信协议),更是为测试工作带来了很多新的挑战。因此,测试系统为了达到更好的灵活性和可升级性,正逐渐朝着模块化、小体积的方向发展,也就是将复杂的测试系统简化成模块化的硬件I/O来逐一实现:在需要增加测试项目时,只需增加相应的功能模块,即可满足未来的升级需求。被认为最保守客户之一的美国国防部,也早在2002年向国会提交的报告中强调:下一代测试系统必须是基于现成可用商业技术的模块化硬件,以便对设备互换和升级。

一个完整的自动化测试系统的构建,应该遵循图1所示的五层架构。模块化I/O位于整个自动化测试系统五层架构中的最底层,它将直接接触到实际物理信号,完成信号调理以及信号数字化等工作。这些模块化I/O主要是基于PXI或者PCI总线的仪器。借力于半导体技术的快速发展,可以在非常小的体积内,以较低的成本完成高性能的测试测量工作。图2显示了模块化数字化仪与传统仪器的性能比较。模块化仪器提供的灵活性、用户自定义性与可扩展性,配合软件的强大能动作用,体现出传统仪器所无法比拟的巨大优势。

 


图1:以软件为核心的模块化测试系统的五层架构。

 


图2:模块化I/O与传统仪器的性能比较。

每个自动化测试系统的核心部件都是计算机(种类包括台式计算机,服务器工作站,便携式电脑或者嵌入式计算机等)。PC机的广泛使用,促成了高性能内部总线的不断进步。其中的PCI和PCI Express总线,具有最低的延时和最高的数据吞吐量或者带宽。而PCI Express总线进一步扩展了PCI总线的带宽,以满足不断增长的带宽需求,同时,它也在软件上与PCI总线完全兼容,如图3所示。


图3:各种工业总线数据带宽和延迟比较。

PXI(PCI eXtensions for Instrumentation,面向仪器系统的PCI扩展)标准,将CompactPCI标准与专用同步总线和软件特性结合在一起,为基于PC机的自动化测试测量与控制系统架构,添加了集成的定时和同步功能,工业级的坚固设计,以及更多的通道数。

事实上,PXI已成为了主流的模块化架构测试系统。现在有超过70家的PXI系统联盟(PXISA)提供超过1500种的PXI模块化仪器,其中包括NI、Agilent、ADLINK和Pickering在内的众多知名公司,产品覆盖从数字化仪、信号发生、RF、电源到开关模块等各种I/O模块。

开放的PXI/PXI Express平台也提供了用于与VXI系统或分立仪器进行通信的标准硬件和软件,包括GPIB、USB、LAN、串口等接口(图4)。事实上,许多实际的测试系统都不是基于单一总线的系统,而是一个混合总线系统,比如:既有PXI设备,又有基于GPIB的传统仪器,但是PXI则更适合作为这种混合总线系统的核心。一方面,作为一种内部总线,PXI具有最大的数据传输速率和最低的延时,从而保证其不会成为整个系统数据传输的瓶颈;另一方面,PXI平台的硬件基于标准的PC技术(如PCI/PCI Express总线,通用的CPU和外围设备,同时,主流的Windows软件构架对用户来说也非常熟悉)。基于PXI系统进行自动化测试系统的开发和操作,就像使用标准的基于Windows的PC机一样方便,而且也便于维护和升级。


图4:以PXI为核心构建的自动化测试系统。

[1] [2]

关键字:软件  核心  自动化  测试系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0120/article_4473.html
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