在下一代嵌入式系統設計中采用平行測試測略

嵌入式設計正面臨一種有趣的兩難抉擇：系統更加復雜，但時(shí)間日益緊迫，且對質(zhì)量的要求更高。今天的嵌入式裝置擁有較過(guò)去更豐富的功能，由FPGA、微處理器、相機與運動(dòng)傳感器構成的系統，可控制從自主樂(lè )高機器人到CERN的大型強子碰撞器等裝置。這些設備往往受到安全監控并具備大量軟件，傳統的黑盒測試不太有效，這一度在嵌入式設計中形成了可怕的驗證與測試瓶頸。

傳統測試方法顯然無(wú)法滿(mǎn)足需求，工程師與嵌入式開(kāi)發(fā)人員沒(méi)有時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)測量，也無(wú)法冒著(zhù)可能在最終制造過(guò)程才發(fā)現關(guān)鍵缺陷的風(fēng)險。同時(shí)，亞洲市場(chǎng)也帶來(lái)了獨特挑戰，如必須整合全球各地的開(kāi)發(fā)周期，以及激烈的成本壓力。因此，嵌入式設計師需要創(chuàng )新的工具、技術(shù)和方法學(xué)。若沒(méi)有新工具，嵌入式設計師就必須成為測試專(zhuān)家。

好消息是，許多技術(shù)可協(xié)助此一過(guò)程。從新的數據總線(xiàn)、多核心處理器到同步執行軟件，都帶給嵌入式設計師新的希望。開(kāi)發(fā)人員現在可透過(guò)平行處理與平行測量實(shí)現更快的測試。向多核心處理器的轉移可消除由傳統循序式單核心測試平臺造成的時(shí)間約束。這讓擁有合適工具的工程師與科學(xué)家能以平行方式處理并分析數據。本質(zhì)上，像NI LabVIEW這類(lèi)平行軟件語(yǔ)言能讓執行在多核心系統上的應用大幅提升效能，且幾乎不必更改程序代碼。

如果工程師能采用平行處理，他們還會(huì )要求更有效率的測量。平行測試需要系統的每個(gè)子組件，而非僅需要處理組件，以支持平行模式。最通用的數據傳輸總線(xiàn)如PCI、USB、LAN、GPIB等都無(wú)法支持真實(shí)的平行數據傳輸模式，因為總線(xiàn)上的組件會(huì )共享頻寬。隨著(zhù)任務(wù)數量的增加，分配給每個(gè)任務(wù)的可用頻寬正在減少。工程師可透過(guò)選擇能支持專(zhuān)用頻寬的數據總線(xiàn)如PCI Express來(lái)消弭此一瓶頸。

盡管PCI Express開(kāi)發(fā)了許多應用程序，以便在主機端采用軟件處理，但最新的高速數字電子軟件也許仍需常駐在其本身的硬件內以實(shí)現實(shí)時(shí)響應。FPGA可提供最佳化解決方案，因為它們運用軟件定義了硬件能力，因此能以硬件速度做出響應。舉例來(lái)說(shuō)，LabVIEW可針對板上FPGA應用，并合成了直接來(lái)自圖形化軟件的所需硬件。

未來(lái)的嵌入式設計正朝更高效率的方向發(fā)展，許多開(kāi)發(fā)商將運用整合式系統設計平臺實(shí)現其設計與測試。圖形化系統設計可提供商用化的現成軟硬件平臺，讓開(kāi)發(fā)商使用同樣直觀(guān)的軟件進(jìn)行設計與測試，并運用靈活的硬件平臺來(lái)驗證設計、原型并進(jìn)行測試。