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

作為測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，PXI正在以年復(fù)合增長(zhǎng)率17.6%的速度在多個(gè)行業(yè)得到應(yīng)用。而深受行業(yè)廠商及工程師歡迎的年度技術(shù)盛會(huì) PXI技術(shù)和應(yīng)用論壇(PXI Technology and Application Conference，簡(jiǎn)稱PXI TAC)于2010年5月28日在深圳隆重召開。此次會(huì)議由NI主辦，8家國(guó)內(nèi)外知名PXI供應(yīng)商共同參與，包括Aroflex、凌華等5家PXISA聯(lián)盟成員，2家系統(tǒng)聯(lián)盟商和1家國(guó)內(nèi)自主研發(fā)單位。各廠商在會(huì)場(chǎng)設(shè)置展臺(tái)，向前來的400多位工程師展示了最新PXI產(chǎn)品、技術(shù)及應(yīng)用方案。作為PXI技術(shù)的發(fā)起者以及PXI系統(tǒng)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自動(dòng)化測(cè)試的一些關(guān)鍵技術(shù)和方法，深受現(xiàn)場(chǎng)工程師的歡迎。

飛速發(fā)展的PXI平臺(tái)

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

作為PXI最初協(xié)議的撰寫隊(duì)伍領(lǐng)導(dǎo)者，Robert Canik對(duì)PXI 12年來的發(fā)展歷歷在目。正是由于PXI的開放式架構(gòu)，基于PC技術(shù)，以及超強(qiáng)的兼容性，使得PXI繼往開來，不斷融入新技術(shù)，成為目前自動(dòng)化測(cè)試與控制的主流平臺(tái)。Robert Canik透露，到目前為止，已發(fā)布的PXI系統(tǒng)超過100000套，模塊數(shù)量達(dá)到600000多個(gè)。

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

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

未來自動(dòng)化測(cè)試的技術(shù)趨勢(shì)

隨著行業(yè)及技術(shù)的飛速發(fā)展，擺在測(cè)試工程師和管理人員面前的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是如何跟上行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。要掌握測(cè)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(cè)試領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，以及多年來與多個(gè)領(lǐng)域公司的業(yè)務(wù)合作，推出了《自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)展望2010》報(bào)告，討論了采用標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)、多通道RF測(cè)試、Peer-to-Peer高速傳輸與計(jì)算、實(shí)時(shí)測(cè)試、可重復(fù)配置的儀器這五大影響未來測(cè)試測(cè)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(見圖1)。

圖1 未來自動(dòng)化測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

NI工程師徐征在主題演講中，對(duì)這些技術(shù)趨勢(shì)作了詳細(xì)闡述。

1 采用標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)

實(shí)踐證明，采用標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)，開發(fā)一套通用的測(cè)試平臺(tái)可以有效降低測(cè)試成本，同時(shí)具有可復(fù)用、減少額外開支等優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵是如何選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)，如何以合適的程度實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化——如果完全標(biāo)準(zhǔn)化，則系統(tǒng)將失去靈活性;如果完全自定義，則測(cè)試組件很難再重復(fù)投入。

而以軟件為中心的模塊化架構(gòu)則為工程師提供了一個(gè)合適的標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)，它具有更高的靈活性、更短的開發(fā)時(shí)間、更小的物理體積、更低的總成本、易于升級(jí)維護(hù)、更長(zhǎng)的系統(tǒng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。要構(gòu)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)，包括標(biāo)準(zhǔn)化硬件和標(biāo)準(zhǔn)化軟件兩方面，以軟件為核心的模塊化系統(tǒng)主要包括五層架構(gòu)(見圖2)。

圖2 以軟件為核心的模塊化系統(tǒng)五層架構(gòu)

其中，PXI平臺(tái)無疑是合適的標(biāo)準(zhǔn)化核心硬件平臺(tái)，它緊跟PCI/PCI Express總線的發(fā)展，作為混合總線系統(tǒng)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(tái)可集成多種模塊化儀器的測(cè)量功能，支持多種第三方模塊和設(shè)備。而且，隨著PXI聯(lián)盟成員的不斷增多，目前，來自全世界70多家廠商可提供超過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(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試架構(gòu)。

而在構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化軟件架構(gòu)方面，NI TestStand測(cè)試管理軟件可以直接用于構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化通用架構(gòu)，而LabVIEW是一款非常適合測(cè)試測(cè)量應(yīng)用的測(cè)試開發(fā)軟件。

事實(shí)證明，采用標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)已經(jīng)為企業(yè)帶來看得見的實(shí)惠，像安森美、霍尼韋爾、HELLA等公司已采用基于模塊化的標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)建立測(cè)試系統(tǒng)，投入使用。

2 多通道RF測(cè)試

如今的電子產(chǎn)品常常在一個(gè)設(shè)備中集成多種無線協(xié)議功能，另外，像基于MIMO技術(shù)的WLAN 802.11n、WiMAX、LTE測(cè)試等無線應(yīng)用都需要多通道RF技術(shù)。多通道RF測(cè)試在未來將是無線通信領(lǐng)域工程師面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。軟件定義的模塊化 RF應(yīng)用平臺(tái)可以滿足這種多通道RF測(cè)試的發(fā)展要求，“軟件定義”的靈活性可以滿足多種無線標(biāo)準(zhǔn)的RF測(cè)試，跟上未來新型無線通信標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖3 Peer-to-Peer通信擴(kuò)展了系統(tǒng)的帶寬

3 Peer-to-Peer高速傳輸與計(jì)算

隨著測(cè)試需求的日益復(fù)雜和數(shù)據(jù)量的指數(shù)態(tài)增長(zhǎng)，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)需要的不僅僅是“更快”，還需要變得更加“聰明”。Peer-to-peer計(jì)算是基于分布式架構(gòu)，將任務(wù)和資源分配到多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理的一種技術(shù)。這與由一個(gè)中央樞紐負(fù)責(zé)全部數(shù)據(jù)傳輸和處理等任務(wù)的傳統(tǒng)設(shè)備形成了鮮明的對(duì)比。在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中，peer-to- peer計(jì)算可以將多個(gè)儀器采集到的數(shù)據(jù)直接流盤到系統(tǒng)中可用的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)中行實(shí)時(shí)板載信號(hào)處理，系統(tǒng)中的其他部分則可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析處理或更高級(jí)的運(yùn)算。使用基于PXI Express的peer-to-peer數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可以將采集到的射頻信號(hào)直接傳輸?shù)絇XI 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(cè)試

當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)的一部分運(yùn)行在實(shí)時(shí)系統(tǒng)上時(shí)，就是我們所說的實(shí)時(shí)測(cè)試。實(shí)時(shí)測(cè)試提高了測(cè)試的穩(wěn)定性和可靠性。在設(shè)計(jì)與測(cè)試領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是重復(fù)使用設(shè)計(jì)與測(cè)試工具、模型，以及開發(fā)過程中先前的仿真數(shù)據(jù)。而且，當(dāng)設(shè)計(jì)與測(cè)試工程師在開發(fā)過程中主動(dòng)地重復(fù)利用模型時(shí)，工程師們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^增加測(cè)試流程中的重用性來達(dá)到顯著的效率提升。實(shí)時(shí)測(cè)試軟件就提供了這種重復(fù)使用測(cè)試任務(wù)的能力，包括激勵(lì)模型，測(cè)試順序，分析程序以及需求跟蹤，貫穿整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程。

5 可重復(fù)配置的儀器

FPGA引入到PXI平臺(tái)，給PXI系統(tǒng)帶來了硬件級(jí)的自定義特性，進(jìn)一步提高了性能和靈活性。未來，基于 FPGA的可重復(fù)配置的儀器系統(tǒng)將在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。目前，NI已提供一系列基于FPGA的可重復(fù)配置I/O，并且推出了LabVIEW FPGA版本，幫助工程師簡(jiǎn)化FPGA的開發(fā)設(shè)計(jì)。

PXI在多領(lǐng)域的應(yīng)用

主題演講結(jié)束后，惠州金山電子有限公司的工程部經(jīng)理陽靖介紹了他們自主研發(fā)的基于PXI的音頻測(cè)試系統(tǒng)?；葜萁鹕诫娮佑邢薰疽陨a(chǎn)高保真的家用、車載及專業(yè)音響產(chǎn)品著稱。他們基于模塊化架構(gòu)搭建的音頻測(cè)試系統(tǒng)采用了NI的PXI-4071、PXI 4461模塊，使用LabVIEW分析測(cè)量結(jié)果。相比以前測(cè)試需要分析儀、電平儀、示波器等儀器，現(xiàn)在通過一臺(tái)PXI即可實(shí)現(xiàn)。新系統(tǒng)大大提高了測(cè)試速度、準(zhǔn)確性，而自定義用戶界面降低了對(duì)操作員專業(yè)知識(shí)的要求。

如今，PXI已經(jīng)廣范應(yīng)用在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)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(gòu)的PXI 總線高精度測(cè)試系統(tǒng)解決方案”(航天測(cè)控公司)、“從模擬視頻到3D數(shù)字視頻——全方位的視頻測(cè)試解決方案”(NI公司)、“利用PXI對(duì)電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)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?yàn)?，印象中，深圳更多的是生產(chǎn)基地，尤其是消費(fèi)電子。同去的一位同行也頗認(rèn)同，他們前不久在深圳參加的某電子展上的某個(gè)電子測(cè)試峰會(huì)，聽眾甚是寥寥，因此，會(huì)議開始前，筆者曾一度擔(dān)心是否有足夠多的聽眾。等看到將近400個(gè)座位的主會(huì)場(chǎng)仍然有人站著聽會(huì)時(shí)，筆者真切感受到了工程師對(duì) 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(duì)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!