让测试仪器紧跟摩尔定律,PXI开启未来测试之门

2015-06-02 11:44:11来源: EEWORLD作者: 陈颖莹
PXI开启未来测试之门
 
    我们虽不是戈登·摩尔这样的“先知”,但是总能从目前的发展态势中找出一些未来发展的规律。以测试测量为例,未来测试技术发展有三个“more”:更复杂、时间更短、质量更高。例如无线测试中,802.11、蓝牙、NFC、GPS、蜂窝信号以及尚处在研究中的5G等协议的数量和复杂度都在不断地提高,给无线测试带来了更多的挑战。包括摩尔定律、梅特卡夫定律、电池寿命、无线联通、传感器和制动器在内的几大物联网的因素都在推进一场测试测量的革命。
 
    在日前举行的第十二届PXI技术和应用论坛(PXI TAC 2015)上,NI PXI平台和仪器研发副总裁Robert Canik,NI大区销售经理徐山,NI自动化测试产品市场经理陈宇睿向与会者介绍了PXI的最新进展、NI最新的PXI产品以及应用实例。在会议最后,中科华核电技术研究院测试仿真所所长关济实谈到了一些使用NI PXI的心得。
 

NI PXI PAC北京站现场
 
    Canik先生表示:“创建于1997年的PXI平台,现在有超过60个供应商、2000多个模块,并且集成了最新的包括芯片在内的技术。业内很多人在过去的20年见证了自动化测试从传统仪器向PXI平台的转变过程。 Intel Xeon与NI的合作是一个里程碑。采用了Intel Xeon处理技术后,我们预计PXI能够更多地在高性能应用中被采用。”
 
    PXI平衡标准化和创新性,可以兼容所有仪器协议,如LXI、VXI、GPIB、USB等。PXI的主要优势有:更高的测量品质、低延迟&高吞吐率、软件自定义功能、集成定时和同步、高性能处理能力、减小尺寸、重量、功耗、完整的模块化仪器选择等。
 
让测试仪器紧跟摩尔定律的脚步
 
    基于PXI平台可以提高生产力、降低总体成本,NI大区销售经理徐山表示,“一套测试系统的成本分为开发部署和升级维护两个阶段,一般使用周期在5~7年。在开发部署阶段PXI和传统方案的成本可能相差无几。但是在升级维护阶段,从开发测试代码、测试管理软件、融入最新技术、高级定时和同步到管理费用,PXI平台的优势就凸显出来,而且时间越久,节省的成本就越多。这些成果都基于PXI是精简、灵活、易升级的模块化平台。”
 
    高性能PXI平台源于数据采集,模块包括电压、电流、温度、麦克风、力感应器、工业驱动器等。NI提供广泛的功能仪器组合,包括DAQ和控制、模块化仪器以及通信接口。而且,PXI仪器由于能够更快地融入最新技术例如ADC/DAC技术,其分辨率和采样率也在不断提高。
 
    “随着时间的推移,CPU的处理能力按照摩尔定律不断发展,即每隔18-24个月,性能将提升一倍,这使得传统台式仪器与最新器件性能的差距越来越大。但是PXI测试系统性能是随着器件性能的提升而提升的。”徐经理强调,“NI从1997年的基于英特尔Pentium 166 MHz CPU的PXI-8156,到2012年基于四核的PXIe-8135,再到最新的基于Intel Xeon E5-2618L v3处理器的NI PXIe-8880嵌入式控制器,NI PXI产品一直跟随者摩尔定律一起发展。PXIe-8880嵌入式控制器的特点主要有2.3 GHz (base) ,3.4 GHz (Turbo Boost),8 个物理CPU内核,16 个逻辑 CPU 内核,基于Gen3技术的PXI Express 传输总线,高达 24 GB/s 系统带宽(每方向)等。”   
 
高带宽、低延时及开放性
 
    不断提升的系统带宽,随着PCI总线技术从第一代发展到第三代,基于PCI技术的PXI所支持的系统带宽也从每通道132 MB/s跃升到每通道1.0 GB/s。 NI业界首款基于PCIe Gen3技术的混合插槽PXI机箱——PXIe-1085 24 GB/s机箱更是实现了高达24 GB/s的系统带宽(每方向)和高达8 GB/s的每插槽带宽 (每方向),其最大特点在于全混合插槽。
 
    当然,NI的最大特点是众多测试产品都有一个软件始终贯穿其中——30年专业测试测量开发软件LabVIEW,其在提高生产效率方面与硬件一样起了很大的作用。用户只需要集中精力写测试代码和算法架构,其他的如硬件抽象、IP集成、GUI开发、总线通信、API开发等功能LabVIEW直接帮用户开发好了。NI把其软硬件结合的产品称为软件定义仪器,PXI机箱内可插入嵌入式PXI控制器和PXI模块化仪器,各自完成运算、传输和输入输出的任务。PXI平台是开放的,很多仪器中还集成了可编程FPGA,可以二次开发,基于硬件实现用户自定义功能,可以使用LabVIEW参考架构编写复杂的语言。
 
    由于PXI有100 MHz差分时钟、100 MHz同步时钟,并且有星形总线触发,比起只有外部信号端触发和10 MHz时钟的传统台式仪器,PXI具有高效的定时和同步性能。PXI在体积、重量/便携性和功耗上的优势也不言而喻。
 
PXI高端应用案例
 
    半导体汽车电子、国防与航空航天、无线四大市场是目前PXI的主攻方向,它们更加需要新一代测试系统。NI自动化测试产品市场经理陈宇睿向与会者介绍了一些典型的PXI使用案例。
 
半导体
 
    在半导体测试领域,NI正把自己的PXI方案从半导体特性测试拓展到半导体产线测试,对此记者将有详细报道,敬请期待。
 
    高通使用NI的基于PXI的矢量信号收发器(VST)进行WLAN协议测试,与传统设备相比,将测试速度提升了200倍,大大提高了测试覆盖率。
ADI使用PXI和LabVIEW 进行MEMS测试时,相较于之前的ATE系统,其成本、系统重量和功耗等都大大的降低了。
 
国防和航空航天
 
     国防和航空航天市场的测试需求是可靠性、长生命周期、高性能和坚固耐用。NI针对该领域,有很好的产品,例如PXIe-5668R 26.5 GHz宽带宽信号分析仪VSA,具有765 MHz瞬时带宽,能用在高性能(微波)雷达测试、信号情报与电子战以及无线通信系统。
 
    美国军火制造商Lockheed Martin公司LM-STAR革新技术基于 COTS软件进行测试系统开发的标准化,在3000架战斗机测试中就使用了该技术。目前已经给合作供应商以及美国政府提供了很多节约成本的好处。美国国家安全局供应商CACI选择PXI替换传统测试系统,逐步整合过时系统。
 
汽车电子
 
    无人汽车正成为传统汽车厂商和先进科技巨头的宠儿,对汽车新技术大家都卯足了劲,主要是提高汽车智能化、安全、更好的体验以及节能。从原型设计到产品的测试,NI都提供很好的PXI解决方案,可以应用在车载测试和记录、硬件在环仿真、台架测试和控制、快速控制原型、汽车末端测试和车载信息娱乐系统测试等领域。
 
    使用NI的硬件和软件平台,采用基于FPGA的硬件在环仿真方案,相对于之前的测功机系统,斯巴鲁减少了1/20的测试时间。 
 
无线:5G先行者
 
     针对无线测试对于高吞吐率、多端口测试、多协议测试和交钥匙解决方案的需求日益增加,NI WTS无线测试仪是基于PXI平台的模块化仪器,使用了快速的CPU(Intel Core i7)和FPGA(Xilinx Virtex-6 ),在过程测量阶段时间缩短了一半,确保了最快的测试速度。HARMAN在面对高性能RF和汽车信息娱乐以及紧急呼叫模块的功能测试当中,和NOFFZ和工程团队携手打造出可扩充、可重复使用的测试台,并且以无线测试系统 (WTS) 为架构,此系统可针对配备不同类型芯片组的各种 RF 或无线模块,执行组合或分散测试作业。当然,5G原型设计正成为无线测试的热门,这也是NI努力的方向。隆德大学 (100 -天线) MIMO试验台以及诺基亚基于平台的5G毫米波设计方案都是基于NI的技术。详情请见:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0422/article_11481.html
 
核电——安全重如泰山
 
    中科华核电技术研究院测试仿真所所长关济实重点讲述了核电测试领域的关注点和使用NI PXI的优势。
 
    “大亚湾核电站1994年5月投入至今,有几个问题:备件存储20年,可靠性开始降低;现场设备故障率提高;核电预防性维修和可靠性维修缺少数据支撑。核电站的需求主要有:稳定可靠、高精度、可实现多板卡同步批量检测,每次同时测试80块板卡。实现动态扫描测试、参数测试、循环动作测试等,可灵活扩展及自动化。”关所长说到:“核电接口千奇百怪,能用LabVIEW的灵活性模拟工况。我们没有选用PLC,因为其精度只有8位、12位,16位和32位少,PXI有很多32位;并且PLC通道有限,PLC梯形图更复杂。”
 
    从实验室到工业现场,关所长认为PXI应用前景将更加广泛,他还举了国外NI设备在核电应用实例:棒控棒位系统和松动件监测系统,他表示当年日本核事故就是棒控问题导致的。
 
    你不能否认PXI很有潜力成为未来测试仪器的归宿,起码它现在正开启未来测试之门。
 
 

关键字:PXI  NI  测试测量  摩尔定律

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0602/article_11938.html
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