PXI TAC 2010:展望未來(lái)自動(dòng)化測試關(guān)鍵技術(shù)

作為測試、測量和自動(dòng)化應用的標準平臺，PXI正在以年復合增長(cháng)率17.6%的速度在多個(gè)行業(yè)得到應用。而深受行業(yè)廠(chǎng)商及工程師歡迎的年度技術(shù)盛會(huì ) PXI技術(shù)和應用論壇(PXI Technology and Application Conference，簡(jiǎn)稱(chēng)PXI TAC)于2010年5月28日在深圳隆重召開(kāi)。此次會(huì )議由NI主辦，8家國內外知名PXI供應商共同參與，包括Aroflex、凌華等5家PXISA聯(lián)盟成員，2家系統聯(lián)盟商和1家國內自主研發(fā)單位。各廠(chǎng)商在會(huì )場(chǎng)設置展臺，向前來(lái)的400多位工程師展示了最新PXI產(chǎn)品、技術(shù)及應用方案。作為PXI技術(shù)的發(fā)起者以及PXI系統聯(lián)盟發(fā)起成員之一，NI公司在主題演講中為大家介紹了未來(lái)自動(dòng)化測試的一些關(guān)鍵技術(shù)和方法，深受現場(chǎng)工程師的歡迎。

飛速發(fā)展的PXI平臺

在主題演講上，NI研發(fā)部副總裁Robert Canik向大家報告了PXI平臺的發(fā)展歷程及最新技術(shù)進(jìn)展。

作為PXI最初協(xié)議的撰寫(xiě)隊伍領(lǐng)導者，Robert Canik對PXI 12年來(lái)的發(fā)展歷歷在目。正是由于PXI的開(kāi)放式架構，基于PC技術(shù)，以及超強的兼容性，使得PXI繼往開(kāi)來(lái)，不斷融入新技術(shù)，成為目前自動(dòng)化測試與控制的主流平臺。Robert Canik透露，到目前為止，已發(fā)布的PXI系統超過(guò)100000套，模塊數量達到600000多個(gè)。

同時(shí)，PXI平臺還在不斷融入新的技術(shù)：PXI Express、FPGA、PXImc……

PXI在中國的發(fā)展也有目共睹。作為PXI TAC大會(huì )的發(fā)起人，NI中國市場(chǎng)經(jīng)理朱君女士深有感觸，她回顧了PXI TAC在中國7年來(lái)的發(fā)展歷程。如果2004年首屆PXI TAC在北京召開(kāi)，是讓行業(yè)與PXI技術(shù)接軌，那么今天，PXI的應用已經(jīng)在中國遍地開(kāi)花，國內已培育出多家具有自主研發(fā)PXI產(chǎn)品能力的廠(chǎng)商。

未來(lái)自動(dòng)化測試的技術(shù)趨勢

隨著(zhù)行業(yè)及技術(shù)的飛速發(fā)展，擺在測試工程師和管理人員面前的一個(gè)重大挑戰是如何跟上行業(yè)的發(fā)展趨勢。要掌握測試行業(yè)的所有關(guān)鍵技術(shù)和最新技術(shù)，是一件非常困難的事情。而NI公司憑借自己在自動(dòng)化測試領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢，以及多年來(lái)與多個(gè)領(lǐng)域公司的業(yè)務(wù)合作，推出了《自動(dòng)化測試技術(shù)展望2010》報告，討論了采用標準化架構、多通道RF測試、Peer-to-Peer高速傳輸與計算、實(shí)時(shí)測試、可重復配置的儀器這五大影響未來(lái)測試測量行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)和方法，以幫助工程師和管理人員更好地做出決策(見(jiàn)圖1)。

圖1 未來(lái)自動(dòng)化測試領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

NI工程師徐征在主題演講中，對這些技術(shù)趨勢作了詳細闡述。

1 采用標準化架構

實(shí)踐證明，采用標準化架構，開(kāi)發(fā)一套通用的測試平臺可以有效降低測試成本，同時(shí)具有可復用、減少額外開(kāi)支等優(yōu)勢。關(guān)鍵是如何選擇合適的標準化架構，如何以合適的程度實(shí)現標準化——如果完全標準化，則系統將失去靈活性;如果完全自定義，則測試組件很難再重復投入。

而以軟件為中心的模塊化架構則為工程師提供了一個(gè)合適的標準化架構，它具有更高的靈活性、更短的開(kāi)發(fā)時(shí)間、更小的物理體積、更低的總成本、易于升級維護、更長(cháng)的系統壽命等優(yōu)點(diǎn)。要構建一個(gè)標準化架構，包括標準化硬件和標準化軟件兩方面，以軟件為核心的模塊化系統主要包括五層架構(見(jiàn)圖2)。

圖2 以軟件為核心的模塊化系統五層架構

其中，PXI平臺無(wú)疑是合適的標準化核心硬件平臺，它緊跟PCI/PCI Express總線(xiàn)的發(fā)展，作為混合總線(xiàn)系統的核心，PXI/PXI Express具有目前最快的速度和最低的延時(shí)，可以兼容不同接口的儀器。PXI平臺可集成多種模塊化儀器的測量功能，支持多種第三方模塊和設備。而且，隨著(zhù)PXI聯(lián)盟成員的不斷增多，目前，來(lái)自全世界70多家廠(chǎng)商可提供超過(guò)1500種I/O或其他PXI模塊，豐富的產(chǎn)品可以幫助工程師選擇合適的模塊搭建自己的標準化測試架構。

而在構建標準化軟件架構方面，NI TestStand測試管理軟件可以直接用于構建標準化通用架構，而LabVIEW是一款非常適合測試測量應用的測試開(kāi)發(fā)軟件。

事實(shí)證明，采用標準化架構已經(jīng)為企業(yè)帶來(lái)看得見(jiàn)的實(shí)惠，像安森美、霍尼韋爾、HELLA等公司已采用基于模塊化的標準化架構建立測試系統，投入使用。

2 多通道RF測試

如今的電子產(chǎn)品常常在一個(gè)設備中集成多種無(wú)線(xiàn)協(xié)議功能，另外，像基于MIMO技術(shù)的WLAN 802.11n、WiMAX、LTE測試等無(wú)線(xiàn)應用都需要多通道RF技術(shù)。多通道RF測試在未來(lái)將是無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域工程師面臨的一個(gè)挑戰。軟件定義的模塊化 RF應用平臺可以滿(mǎn)足這種多通道RF測試的發(fā)展要求，“軟件定義”的靈活性可以滿(mǎn)足多種無(wú)線(xiàn)標準的RF測試，跟上未來(lái)新型無(wú)線(xiàn)通信標準的要求。

圖3 Peer-to-Peer通信擴展了系統的帶寬

3 Peer-to-Peer高速傳輸與計算

隨著(zhù)測試需求的日益復雜和數據量的指數態(tài)增長(cháng)，自動(dòng)化測試系統需要的不僅僅是“更快”，還需要變得更加“聰明”。Peer-to-peer計算是基于分布式架構，將任務(wù)和資源分配到多個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行處理的一種技術(shù)。這與由一個(gè)中央樞紐負責全部數據傳輸和處理等任務(wù)的傳統設備形成了鮮明的對比。在自動(dòng)化測試系統中，peer-to- peer計算可以將多個(gè)儀器采集到的數據直接流盤(pán)到系統中可用的現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)中行實(shí)時(shí)板載信號處理，系統中的其他部分則可以對這些數據進(jìn)行離線(xiàn)分析處理或更高級的運算。使用基于PXI Express的peer-to-peer數據傳輸技術(shù)，可以將采集到的射頻信號直接傳輸到PXI Express FPGA模塊中進(jìn)行處理，大大提高了處理速度。

4 實(shí)時(shí)測試

當測試系統的一部分運行在實(shí)時(shí)系統上時(shí)，就是我們所說(shuō)的實(shí)時(shí)測試。實(shí)時(shí)測試提高了測試的穩定性和可靠性。在設計與測試領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展趨勢是重復使用設計與測試工具、模型，以及開(kāi)發(fā)過(guò)程中先前的仿真數據。而且，當設計與測試工程師在開(kāi)發(fā)過(guò)程中主動(dòng)地重復利用模型時(shí)，工程師們仍然可以通過(guò)增加測試流程中的重用性來(lái)達到顯著(zhù)的效率提升。實(shí)時(shí)測試軟件就提供了這種重復使用測試任務(wù)的能力，包括激勵模型，測試順序，分析程序以及需求跟蹤，貫穿整個(gè)產(chǎn)品設計流程。

5 可重復配置的儀器

FPGA引入到PXI平臺，給PXI系統帶來(lái)了硬件級的自定義特性，進(jìn)一步提高了性能和靈活性。未來(lái)，基于 FPGA的可重復配置的儀器系統將在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到應用。目前，NI已提供一系列基于FPGA的可重復配置I/O，并且推出了LabVIEW FPGA版本，幫助工程師簡(jiǎn)化FPGA的開(kāi)發(fā)設計。

PXI在多領(lǐng)域的應用

主題演講結束后，惠州金山電子有限公司的工程部經(jīng)理陽(yáng)靖介紹了他們自主研發(fā)的基于PXI的音頻測試系統?；葜萁鹕诫娮佑邢薰疽陨a(chǎn)高保真的家用、車(chē)載及專(zhuān)業(yè)音響產(chǎn)品著(zhù)稱(chēng)。他們基于模塊化架構搭建的音頻測試系統采用了NI的PXI-4071、PXI 4461模塊，使用LabVIEW分析測量結果。相比以前測試需要分析儀、電平儀、示波器等儀器，現在通過(guò)一臺PXI即可實(shí)現。新系統大大提高了測試速度、準確性，而自定義用戶(hù)界面降低了對操作員專(zhuān)業(yè)知識的要求。

如今，PXI已經(jīng)廣范應用在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域?，F場(chǎng)展示及下午的分會(huì )場(chǎng)技術(shù)講座為大家介紹了這方面的案例。例如，“基于可互換儀器架構的PXI 總線(xiàn)高精度測試系統解決方案”(航天測控公司)、“從模擬視頻到3D數字視頻——全方位的視頻測試解決方案”(NI公司)、“利用PXI對電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統進(jìn)行測試”(Pickering公司)等。

后記

筆者曾多次參加PXI技術(shù)研討會(huì )，但去深圳參加PXI TAC還是第一次。因為，印象中，深圳更多的是生產(chǎn)基地，尤其是消費電子。同去的一位同行也頗認同，他們前不久在深圳參加的某電子展上的某個(gè)電子測試峰會(huì )，聽(tīng)眾甚是寥寥，因此，會(huì )議開(kāi)始前，筆者曾一度擔心是否有足夠多的聽(tīng)眾。等看到將近400個(gè)座位的主會(huì )場(chǎng)仍然有人站著(zhù)聽(tīng)會(huì )時(shí)，筆者真切感受到了工程師對 PXI的熱情。也許，PXI TAC這種可全方位提供PXI產(chǎn)品、技術(shù)、解決方案，并且可以面對面交流的方式是工程師真正想要的吧。讓我們期待明年的PXI TAC!