自动化测试技术发展趋势展望
- 2010/8/16 9:52:14 5516
- 来源：电子工程专辑
摘要：
当今，各种创新型技术层出不穷，对测试测量行业产生巨大影响。NI通过与不同行业工程师深入交流，结合学术研究、商业咨询、用户调查等多种工具，提出2010年测试测量工程师需要关注的五大技术主题。
1 采用标准化架构
在企业产品线日益膨胀的情况下，采用一个标准化架构开发通用测试平台是行之有效的方法，以提高产品从研发到生产测试的整个生命周期里测试硬件和软件组件的复用性。一个理想的解决方案是：企业根据常用的实际测试需要定义一个标准化的“核心标准测试系统”，针对不同型号产品和不同地区工厂/研发中心的实际测试系统（或验证系统）都基于该“核心标准系统”来实现。一方面，该“标准系统”应该可以通过软件编程自定义其实际功能；另一方面，“标准系统”还须具有针对具体应用进行扩展的能力。 考虑到这两方面因素，“标准系统”理想的硬件表现形式是基于软件定义的模块化硬件平台，具体的模块化硬件可以来自一份可靠供应商的产品列表。
此外，“标准系统”还应提供一个通用的软件架构，可以快速构建测试序列、实现报表生成、数据库连接等功能，而测试工程师只需集中精力去维护或开发具体的测试步骤。此外，还可以组建专业团队在企业内部提供对“标准系统”的技术支持，编写清晰的文档和开发指南，从而进一步提高测试工程师的工作效率。
通过构建这样的“标准测试系统”，企业可以大程度实现测试设备与代码的重用，降低测试系统的开发风险，缩短开发时间，并降低成本；同时采用足够开放的软硬件架构也不会因选择“标准化”而丧失灵活性。
2 多通道RF测试
无线技术变革已经对测量测试行业产生巨大影响，其中两个关键技术趋势尤为突出，其一是MIMO技术，其二便是多种无线标准在同一系统中的集成。这两个技术趋势都要求射频测量系统能够实现并行测试，这就需要可配置的多信道射频测试系统。这样的系统可以在同一设备上并行测试多个无线设备或测试多个通信标准。对于MIMO系统，多通道之间的相位同步也十分重要。目前，基于PXI的模块化软件无线电平台针对这样的需求已有一些解决方案相应推出。
3 Peer-to-Peer高速传输与计算
随着测试需求的日益复杂和数据量的指数态增长，自动化测试系统需要更强的处理能力，分布式处理的架构也随之被提出。新一代高性能分布式架构应以下具有高吞吐量点对点拓扑结构、低延迟、能够提供用户自定义处理节点这三大特性。基于这三点考虑，PXI Express技术是理想选择，它的Peer-to-Peer点对点传输可以不经过控制器，在模块之间直接传输数据，具备高吞吐量和低延迟特性。同时，基于PXI Express的FlexRIO FPGA模块可以作为分布式计算中的自定义处理节点。要想真正利用Peer-to-Peer高速传输与分布计算技术，工程师还需要一种编程环境可以对数据流进行方便的可视化的操作，并能对FPGA、实时处理器或x86处理器进行编程，LabVIEW图形化开发环境便具备这样的能力。
图1：PCI Epxress是自动化测试中peer-to-peer架构的理想总线选择。
在自动化测试应用中，Peer-to-Peer高速传输与计算技术仍处于发展阶段，有许多需要实践创新的地方，从而使测试工程师可以更好地利用这些新技术创建更智能的自动化测试系统。
4 实时测试
当测试系统的一部分运行在实时系统上时，就是我们所说的实时测试。实时测试提高了测试的稳定性和可靠性。一个典型的实时测试是硬件在环（HIL）测试，例如将受控对象的模型运行在实时系统上，从而对控制器产品或原型进行测试（图2）。再比如，在半导体协议感知测试中，协议感知接口也往往要基于实时系统实现。
图2：控制器的硬件在环（HIL）测试。
在电子电气产品开发流程中，一般包括各种形式的设计仿真、验证以及系统测试，常常涉及各种工具之间的艰难转换。如果工程师在开发和测试过程中可以主动地重复利用模型和其它组件将显着提升产品开发效率。实时测试软件就提供了这种重复使用模型和测试任务的能力，包括需求跟踪、激励模型、测试顺序以及分析程序，贯穿整个产品设计流程。除了提率降低成本，在设计流程的所有阶段使用相同测试软件还可以大程度保证从初的产品定义到终系统测试的连续性与一致性。
图3：实时测试软件使模型和检测任务可以在整个设计流程中重复使用。
5 可重复配置的仪器
以软件为核心的模块化架构以其灵活性及可自定义等特性被工程师广泛应用。但新一代的测试系统要求硬件也应具有可重配置能力，这种硬件通常是现场可编程门阵列FPGA。为了使FPGA发挥更大作用，必须让工程师能够方便地对其编程。设计工具的兴起正在改变FPGA编程的规则，使用新的技术能将图形化代码乃至C语言代码转化成数字硬件，方便工程师实现FPGA应用。NI LabVIEW能够结合处理器和FPGA的各自优势，快速实现主处理器和FPGA的处理任务。这种创新的结构能够满足传统方法所无法实现的应用挑战，比如，工程师可以将自己的处理算法部署到仪器中所嵌入的FPGA上，实时完成被测件合格/失败测试，且不占用主处理器CPU资源。
基于PFGA的可重复配置的仪器在国防和航空航天工业中已有不少应用，并且在电信、自动化、医学设备以及消费电子等领域同样具有巨大的潜力。
以上五方面的技术趋势和方法适用于所有公司——无论其所在行业，规模或化程度。紧跟技术前沿实现创新应用，是工程师不断努力的方向，了解并掌握这些创新型技术和方法，将有效优化测试过程且降低测试成本。
1 采用标准化架构
在企业产品线日益膨胀的情况下，采用一个标准化架构开发通用测试平台是行之有效的方法，以提高产品从研发到生产测试的整个生命周期里测试硬件和软件组件的复用性。一个理想的解决方案是：企业根据常用的实际测试需要定义一个标准化的“核心标准测试系统”，针对不同型号产品和不同地区工厂/研发中心的实际测试系统（或验证系统）都基于该“核心标准系统”来实现。一方面，该“标准系统”应该可以通过软件编程自定义其实际功能；另一方面，“标准系统”还须具有针对具体应用进行扩展的能力。 考虑到这两方面因素，“标准系统”理想的硬件表现形式是基于软件定义的模块化硬件平台，具体的模块化硬件可以来自一份可靠供应商的产品列表。
此外，“标准系统”还应提供一个通用的软件架构，可以快速构建测试序列、实现报表生成、数据库连接等功能，而测试工程师只需集中精力去维护或开发具体的测试步骤。此外，还可以组建专业团队在企业内部提供对“标准系统”的技术支持，编写清晰的文档和开发指南，从而进一步提高测试工程师的工作效率。
通过构建这样的“标准测试系统”，企业可以大程度实现测试设备与代码的重用，降低测试系统的开发风险，缩短开发时间，并降低成本；同时采用足够开放的软硬件架构也不会因选择“标准化”而丧失灵活性。
2 多通道RF测试
无线技术变革已经对测量测试行业产生巨大影响，其中两个关键技术趋势尤为突出，其一是MIMO技术，其二便是多种无线标准在同一系统中的集成。这两个技术趋势都要求射频测量系统能够实现并行测试，这就需要可配置的多信道射频测试系统。这样的系统可以在同一设备上并行测试多个无线设备或测试多个通信标准。对于MIMO系统，多通道之间的相位同步也十分重要。目前，基于PXI的模块化软件无线电平台针对这样的需求已有一些解决方案相应推出。
3 Peer-to-Peer高速传输与计算
随着测试需求的日益复杂和数据量的指数态增长，自动化测试系统需要更强的处理能力，分布式处理的架构也随之被提出。新一代高性能分布式架构应以下具有高吞吐量点对点拓扑结构、低延迟、能够提供用户自定义处理节点这三大特性。基于这三点考虑，PXI Express技术是理想选择，它的Peer-to-Peer点对点传输可以不经过控制器，在模块之间直接传输数据，具备高吞吐量和低延迟特性。同时，基于PXI Express的FlexRIO FPGA模块可以作为分布式计算中的自定义处理节点。要想真正利用Peer-to-Peer高速传输与分布计算技术，工程师还需要一种编程环境可以对数据流进行方便的可视化的操作，并能对FPGA、实时处理器或x86处理器进行编程，LabVIEW图形化开发环境便具备这样的能力。
图1：PCI Epxress是自动化测试中peer-to-peer架构的理想总线选择。
在自动化测试应用中，Peer-to-Peer高速传输与计算技术仍处于发展阶段，有许多需要实践创新的地方，从而使测试工程师可以更好地利用这些新技术创建更智能的自动化测试系统。
4 实时测试
当测试系统的一部分运行在实时系统上时，就是我们所说的实时测试。实时测试提高了测试的稳定性和可靠性。一个典型的实时测试是硬件在环（HIL）测试，例如将受控对象的模型运行在实时系统上，从而对控制器产品或原型进行测试（图2）。再比如，在半导体协议感知测试中，协议感知接口也往往要基于实时系统实现。
图2：控制器的硬件在环（HIL）测试。
在电子电气产品开发流程中，一般包括各种形式的设计仿真、验证以及系统测试，常常涉及各种工具之间的艰难转换。如果工程师在开发和测试过程中可以主动地重复利用模型和其它组件将显着提升产品开发效率。实时测试软件就提供了这种重复使用模型和测试任务的能力，包括需求跟踪、激励模型、测试顺序以及分析程序，贯穿整个产品设计流程。除了提率降低成本，在设计流程的所有阶段使用相同测试软件还可以大程度保证从初的产品定义到终系统测试的连续性与一致性。
图3：实时测试软件使模型和检测任务可以在整个设计流程中重复使用。
5 可重复配置的仪器
以软件为核心的模块化架构以其灵活性及可自定义等特性被工程师广泛应用。但新一代的测试系统要求硬件也应具有可重配置能力，这种硬件通常是现场可编程门阵列FPGA。为了使FPGA发挥更大作用，必须让工程师能够方便地对其编程。设计工具的兴起正在改变FPGA编程的规则，使用新的技术能将图形化代码乃至C语言代码转化成数字硬件，方便工程师实现FPGA应用。NI LabVIEW能够结合处理器和FPGA的各自优势，快速实现主处理器和FPGA的处理任务。这种创新的结构能够满足传统方法所无法实现的应用挑战，比如，工程师可以将自己的处理算法部署到仪器中所嵌入的FPGA上，实时完成被测件合格/失败测试，且不占用主处理器CPU资源。
基于PFGA的可重复配置的仪器在国防和航空航天工业中已有不少应用，并且在电信、自动化、医学设备以及消费电子等领域同样具有巨大的潜力。
以上五方面的技术趋势和方法适用于所有公司——无论其所在行业，规模或化程度。紧跟技术前沿实现创新应用，是工程师不断努力的方向，了解并掌握这些创新型技术和方法，将有效优化测试过程且降低测试成本。
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