概 覽 歡迎使用設(shè)計新一代自動化測試系統(tǒng)開發(fā)者指南。這篇指南包含了一系列白皮書，幫助您開發(fā)測試系統(tǒng)時，降低成本、增加吞吐量，可擴展以適應未來需求。這篇白皮書描述了模塊化儀器平臺與傳統(tǒng)儀器平臺之間的差別。如需下載完整的開發(fā)者指南（共120頁），請訪問ni.com/automatedtest/zhs。 [b] 緒論：自動化測試系統(tǒng)的設(shè)計挑戰(zhàn) [/b] 測試管理人員和工程師們?yōu)榱吮ＷC交付到客戶手中的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，在各種應用領(lǐng)域 （從設(shè)計驗證，經(jīng)終端產(chǎn)品測試，到設(shè)備維修診斷） 都采用自動化測試系統(tǒng)。他們使用自動測試系統(tǒng)執(zhí)行簡單的“通過”或“失敗”測試，或者通過它執(zhí)行一整套的產(chǎn)品特性測試。由于設(shè)計周期后期產(chǎn)品瑕疵檢測的成本呈上升趨勢，自動化測試系統(tǒng)迅速地成為產(chǎn)品開發(fā)流程中一個重要的部分。這篇“設(shè)計下一代自動化測試”的文章描述了一些迫使工程團隊減少測試成本和時間的挑戰(zhàn)。這篇文章還深刻地洞察了測試管理人員和工程師們?nèi)绾瓮ㄟ^建立模塊化軟件定義型測試系統(tǒng)來克服這些挑戰(zhàn)。這種測試系統(tǒng)在減少總體成本的同時，顯著地增加了測試系統(tǒng)的吞吐量和靈活性。 如今的測試工程師們面臨著一系列新的壓力。他們所面臨的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境情況如下： 產(chǎn)品設(shè)計比前幾代更為復雜 為了保持競爭力并滿足客戶要求，開發(fā)周期要求越來越短 產(chǎn)品測試成本越來越高，而預算越來越少 不斷提高的設(shè)計復雜性 如今，測試測量的最明顯趨勢是器件復雜性不斷增加。例如，消費電子、通信和半導體工業(yè)持續(xù)要求將數(shù)字圖象/視頻、高保真音頻、無線通信和因特網(wǎng)互聯(lián)性集成到一個單獨產(chǎn)品中。甚至在汽車中都集成了復雜的汽車娛樂和信息系統(tǒng)、安全和早期預警系統(tǒng)，以及車身和發(fā)動機上的控制電子裝備。測試系統(tǒng)的設(shè)計不僅需要足夠靈活地支持對不同產(chǎn)品模型進行廣泛的測試，還需要能夠進行升級以提供新測試功能所需的更多測試點。 更短的產(chǎn)品開發(fā)周期 由于希望不斷提高新產(chǎn)品和技術(shù)，擁有市場第一個占有率的競爭天性，設(shè)計和測試工程團隊只能不斷的縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。為此，工程團隊必須設(shè)計出新的測試策略來減少測試時間，并提高從設(shè)計到生產(chǎn)的測試效率。 日益增加的測試成本和日益減少的測試預算 為了應對器件復雜性增加、開發(fā)周期縮短和預算減少的挑戰(zhàn)，測試管理人員和工程師們被迫放棄傳統(tǒng)的測試設(shè)計策略，即基于傳統(tǒng)箱式儀器或“大鐵塊”式的私有ATE系統(tǒng)。這些獨立的儀器缺少軟件處理所必需的靈活性，而且用戶接口是由廠商定義的，只能由廠商通過固件更新。這樣，儀器固件中沒有定義的測試以及新標準的測試就難以執(zhí)行；或者當要求變化時，也難以對系統(tǒng)進行修改。由于這些器件最初就是作為獨立儀器而設(shè)計，他們?nèi)鄙俦匾募赡芰?，譬如?shù)據(jù)流和同步功能。私有的ATE系統(tǒng)（例如高度集成產(chǎn)品芯片測試儀）能提供所需性能，但成本相當昂貴，可能會使工程團隊被廢棄，早地進行系統(tǒng)再設(shè)計。 針對這些情況，測試管理人員和工程師們正在實現(xiàn)模塊化軟件定義型測試結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)基于廣泛采納的工業(yè)標準，可以提供： 更高的測試系統(tǒng)靈活性：可擴展至多種應用、業(yè)務(wù)部門，以及各個產(chǎn)品階段高性能的結(jié)構(gòu)：可以顯著提高測試系統(tǒng)吞吐量，并提供與不同儀器廠商之間的密切聯(lián)系和集成，包括精密直流信號、高速模擬和數(shù)字信號和射頻信號的生成與分析。 更低的測試系統(tǒng)投資：減少最初資本投資和維護成本，同時增加多種測試要求中的設(shè)備使用率更長的測試系統(tǒng)壽命：基于廣泛采納的工業(yè)標準，允許技術(shù)升級來改進性能并滿足將來的測試需求NI公司作為自動化測試領(lǐng)域的領(lǐng)導者，致力于為產(chǎn)品工程師們提供設(shè)計新一代自動化測試系統(tǒng)所需的硬件和軟件。這本深入的開發(fā)者指南包含了設(shè)計新一代自動化測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所需要的信息。緒論部分描述了一個如圖2所示的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為工程師們提供了相關(guān)策略，以應對器件復雜性的增加、開發(fā)周期的縮短、預算的降低等一系列挑戰(zhàn)。 日益增加的測試成本和日益減少的測試預算 增加設(shè)備功能通常會導致測試流程更昂貴、費時。然而，構(gòu)建每個功能的成本卻是降低的，這就迫使工程部門要減少成本和預算，如圖1所示。工程師們必須改進測試策略，通過增加測試系統(tǒng)的吞吐量、減少維護和升級成本和必需的資本投資來降低總成本。 層次結(jié)構(gòu)五：自動化測試系統(tǒng)管理軟件 自動化的測試系統(tǒng)需要實現(xiàn)多種任務(wù)和測量功能：這些任務(wù)和功能中，一些與待測設(shè)備（DUT）相關(guān)的，而另一些對于每個待測設(shè)備是通用的。為了把維護費用降至最小，并且保證測試系統(tǒng)的壽命，實現(xiàn)DUT級別的任務(wù)與系統(tǒng)級別的任務(wù)相分離的測試策略是十分重要的，這樣工程師們在整個開發(fā)周期中可以迅速地重用、維護并修改測試程序（或者模塊）來滿足特定的測試需求。 在所有的測試系統(tǒng)中，都存在著根據(jù)待測設(shè)備不同的不同操作，也存在著對于所有待測設(shè)備都通用的操作，例如系統(tǒng)級別的任務(wù)等。 對于每個設(shè)備不同的操作 • 儀器配置 • 測量 • 數(shù)據(jù)采集 • 結(jié)果分析 • 校準 • 測試模塊 對于每個設(shè)備通用的操作 • 操作界面 • 用戶管理 • DUT跟蹤 • 測試流程控制 • 存儲結(jié)果 • 測試報告 一些公司已經(jīng)編寫了自己的測試執(zhí)行器，并且分配了寶貴的工程資源來從頭開始開發(fā)測試管理軟件。這通常會導致生產(chǎn)率下降并且為了維護軟件而長時間占用資源。為了使生產(chǎn)效率達到最大化，工程團隊應該利用商業(yè)上可用的測試管理軟件，例如NI TestStand軟件等，來減少對于每個設(shè)備的通用操作的開發(fā)。通過利用這個軟件，工程師們可以專注于對各設(shè)備的專有操作的開發(fā)。需要更多信息，請查閱《Developing a Modular Software Architecture》白皮書。 結(jié)構(gòu)層次四：應用開發(fā)軟件 在測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，應用開發(fā)環(huán)境（ADE），例如NI公司的LabVIEW和LabWindows/CVI等，扮演了關(guān)鍵角色。利用這些工具，測試系統(tǒng)開發(fā)者可以與各種各樣的儀器通信、集成測量、顯示信息、與其它應用連接等等……理想的用于開發(fā)測試和測量應用的ADE需要提供易用性、高效編譯性能、與多種I/O集成以及編程靈活性等一系列的應用要求。易用性不僅在于可以多么迅速地上手和使用。利用易于使用的ADE ，開發(fā)者可以容易地把處理例程和多種測量設(shè)備集成在一起，創(chuàng)建復雜的用戶接口，部署和維護應用程序，并且在產(chǎn)品設(shè)計改良和系統(tǒng)需要擴展時修改應用程序。 如需更多信息，請查閱《Choosing the Right Software Application Development Environment》白皮書。 結(jié)構(gòu)層次三：測量和控制服務(wù) 測量和控制服務(wù)提供了對系統(tǒng)中各種硬件資源的連接、系統(tǒng)配置和診斷工具等，至關(guān)重要。例如，NI Measurement and Automation Explorer （MAX）可以對硬件資源進行自動檢測，包括數(shù)據(jù)采集、信號調(diào)節(jié)硬件；GPIB、USB和局域網(wǎng)控制型儀器；PXI系統(tǒng)、VXI設(shè)備；模塊化儀器……，因此開發(fā)者可以在一個地方對它們進行配置。集成診斷測試保證了設(shè)備功能正常，而測試面板為開發(fā)者在開始編程前檢查硬件的功能提供了快捷的方法。測量和控制服務(wù)還通過應用編程接口（API）提供了對應用開發(fā)軟件層的集成，這樣開發(fā)者可以容易的對他們的設(shè)備進行編程。實際上，這種服務(wù)軟件的部件——硬件驅(qū)動程序，應用編程接口（API）和配置管理器必須無縫集成到ADE中，從而使得性能最大化、提高開發(fā)生產(chǎn)率，減少總維護成本。 需要更多信息，請查閱《 Hybrid Systems: Integrating Your Multi-Vendor, Multi-Platform Test Equipment 》白皮書和《Instrument Bus Performance: Making Sense of Competing Bus Technologies for Instrument Control 》白皮書。 結(jié)構(gòu)層次一：測量和設(shè)備I/O 從根本上講，目前有兩種類型的儀器構(gòu)架——傳統(tǒng)儀器和虛擬儀器。圖4解釋了這兩種架構(gòu)的相似性。兩種都具有測量硬件、機箱、電源、總線、處理器、操作系統(tǒng)和用戶接口。 從硬件的角度上講，最明顯的區(qū)別在于部件是如何組織的。對于每個分離的儀器，傳統(tǒng)的或者獨立的儀器把所有的部件都放在同一個箱子里。測量功能、分析、顯示以及對儀器的控制都是由供應商定義的。 相反的是，模塊化軟件定義型虛擬儀器集成了通用的測量硬件來幫助用戶除了使用標準功能外，還可以在軟件中定義自己的測量和用戶接口。利用模塊化的方法，工程師們可以定義測試系統(tǒng)的測量功能，并且構(gòu)建可擴展的系統(tǒng)來滿足將來的需求。通過模塊化的、軟件定義的方法，用戶可以進行自定義測量、為新興的標準進行測量或者當需求改變（例如，添加儀器、通道或者新型測量）時修改系統(tǒng)。這種靈活的、用戶定義型軟件與可擴展的硬件組合是模塊化儀器的核心。 需要更多信息，請查閱《 Understanding a Modular Instrumentation System for Automated Test 》白皮書和《PXI: The Industry Standard Platform for Instrumentation 》白皮書。 總結(jié)：設(shè)計新一代自動化測試系統(tǒng) 設(shè)備復雜性增加、開發(fā)周期縮短和預算降低使工程團隊有機會重新評估現(xiàn)有的自動測試策略，并且尋找出提高效率減少成本的方法。在設(shè)計新一代自動化測試系統(tǒng)時，加入可以增加系統(tǒng)靈活性、提供更高測量和吞吐量性能、降低測試系統(tǒng)成本并且延長壽命的策略是非常重要的。模塊化的軟件定義型自動測試系統(tǒng)克服了以往的基于獨立式儀器或成本高昂的私有ATE系統(tǒng)解決方案的不足之處。模塊化的硬件平臺基于廣泛采用的工業(yè)標準平臺，諸如PXI等，允許工程師們開發(fā)可擴展的測試系統(tǒng)，將各個儀器供應商提供的功能緊密地集成到一起。另外，它還允許工程團隊集成現(xiàn)有的設(shè)備投資來降低實現(xiàn)的初始成本。利用最新PC技術(shù)（諸如多核處理器和PCI Express總線）的軟件定義型測量，新一代自動化測試系統(tǒng)可以顯著提高吞吐量性能，并且可擴展以滿足不同產(chǎn)品階段和業(yè)務(wù)部門的需求。 許多公司已經(jīng)實現(xiàn)了模塊化軟件定義型測試系統(tǒng)策略，而且證明了這種策略對他們投資的回報。例如，微軟公司在NI LabVIEW和PXI模塊化儀器的基礎(chǔ)上，為Xbox 360控制器設(shè)計的測試系統(tǒng)是前一代的測試系統(tǒng)速度的兩倍。美國空軍（The U.S. Air Force）開發(fā)測試構(gòu)架為他們的高級戰(zhàn)斗機提供支持。利用基于PC機的軟件和硬件構(gòu)架，他們降低了成本，并且把測試系統(tǒng)的尺寸減小了一半Sanmina-SCI公司利用NI TestStand和PXI產(chǎn)品構(gòu)建了FDA認可的藥品設(shè)備測試系統(tǒng)，超出了他們每周測試83,000臺設(shè)備的要求，并且超出了他們產(chǎn)量要求的95%。 NI公司相關(guān)產(chǎn)品和白皮書 NI公司作為自動化測試領(lǐng)域的領(lǐng)導者，致力于為產(chǎn)品工程師們提供用于設(shè)計新一代自動化測試系統(tǒng)所需的硬件和軟件。 軟件： •NI TestStand測試管理框架 •LabVIEW圖形化編程語言 •LabVIEW SignalExpress交互式測量軟件 硬件： • 模塊化儀器（示波器、萬用表、射頻模塊、開關(guān)等） • 多功能數(shù)據(jù)采集 • PXI系統(tǒng)部件（機箱和控制器） • 儀器控制（GPIB總線、USB總線和局域網(wǎng)） 技術(shù)白皮書 NI公司提供了《設(shè)計新一代自動化測試系統(tǒng)開發(fā)者指南》。這篇指南是集合了各類白皮書，是用來幫助開發(fā)測試系統(tǒng)，降低成本、提高測試吞吐量，可擴展以適應未來的需求。需要下載完整的開發(fā)者指南（120頁），請訪問ni.com/automatedtest/zhs 編輯：何世平