自動化測試技術(shù)發(fā)展趨勢展望

當今，各種創(chuàng)新型技術(shù)層出不窮，對測試測量行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。NI通過與不同行業(yè)工程師深入交流，結(jié)合學術(shù)研究、商業(yè)咨詢、用戶調(diào)查等多種工具，提出2010年測試測量工程師需要關(guān)注的五大技術(shù)主題。
1采用標準化架構(gòu)
在企業(yè)產(chǎn)品線日益膨脹的情況下，采用一個標準化架構(gòu)開發(fā)通用測試平臺是行之有效的方法，以提高產(chǎn)品從研發(fā)到生產(chǎn)測試的整個生命周期里測試硬件和軟件組件的復用性。一個理想的解決方案是：企業(yè)根據(jù)常用的實際測試需要定義一個標準化的“核心標準測試系統(tǒng)”，針對不同型號產(chǎn)品和不同地區(qū)工廠/研發(fā)中心的實際測試系統(tǒng)（或驗證系統(tǒng)）都基于該“核心標準系統(tǒng)”來實現(xiàn)。一方面，該“標準系統(tǒng)”應該可以通過軟件編程自定義其實際功能；另一方面，“標準系統(tǒng)”還須具有針對具體應用進行擴展的能力。 考慮到這兩方面因素，“標準系統(tǒng)”最理想的硬件表現(xiàn)形式是基于軟件定義的模塊化硬件平臺，具體的模塊化硬件可以來自一份可靠供應商的產(chǎn)品列表。
此外，“標準系統(tǒng)”還應提供一個通用的軟件架構(gòu)，可以快速構(gòu)建測試序列、實現(xiàn)報表生成、數(shù)據(jù)庫連接等功能，而測試工程師只需集中精力去維護或開發(fā)具體的測試步驟。此外，還可以組建專業(yè)團隊在企業(yè)內(nèi)部提供對“標準系統(tǒng)”的技術(shù)支持，編寫清晰的文檔和開發(fā)指南，從而進一步提高測試工程師的工作效率。
通過構(gòu)建這樣的“標準測試系統(tǒng)”，企業(yè)可以最大程度實現(xiàn)測試設(shè)備與代碼的重用，降低測試系統(tǒng)的開發(fā)風險，縮短開發(fā)時間，并降低成本；同時采用足夠開放的軟硬件架構(gòu)也不會因選擇“標準化”而喪失靈活性。
2 多通道RF測試
無線技術(shù)變革已經(jīng)對測量測試行業(yè)產(chǎn)生巨大影響，其中兩個關(guān)鍵技術(shù)趨勢尤為突出，其一是MIMO技術(shù)，其二便是多種無線標準在同一系統(tǒng)中的集成。這兩個技術(shù)趨勢都要求射頻測量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)并行測試，這就需要可配置的多通道射頻測試系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)可以在同一設(shè)備上并行測試多個無線設(shè)備或測試多個通信標準。對于MIMO系統(tǒng)，多通道之間的相位同步也十分重要。目前，基于PXI的模塊化軟件無線電平臺針對這樣的需求已有一些解決方案相應推出。
3 Peer-to-Peer高速傳輸與計算
隨著測試需求的日益復雜和數(shù)據(jù)量的指數(shù)態(tài)增長，自動化測試系統(tǒng)需要更強的處理能力，分布式處理的架構(gòu)也隨之被提出。新一代高性能分布式架構(gòu)應以下具有高吞吐量點對點拓撲結(jié)構(gòu)、低延遲、能夠提供用戶自定義處理節(jié)點這三大特性?；谶@三點考慮，PXI Express技術(shù)是理想選擇，它的Peer-to-Peer點對點傳輸可以不經(jīng)過控制器，在模塊之間直接傳輸數(shù)據(jù)，具備高吞吐量和低延遲特性。同時，基于PXI Express的FlexRIO FPGA模塊可以作為分布式計算中的自定義處理節(jié)點。要想真正利用Peer-to-Peer高速傳輸與分布計算技術(shù)，工程師還需要一種編程環(huán)境可以對數(shù)據(jù)流進行方便的可視化的操作，并能對FPGA、實時處理器或x86處理器進行編程，LabVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境便具備這樣的能力。

 圖1 PCI Epxress是自動化測試中peer-to-peer架構(gòu)的理想總線選擇

在自動化測試應用中，Peer-to-Peer高速傳輸與計算技術(shù)仍處于發(fā)展階段，有許多需要實踐創(chuàng)新的地方，從而使測試工程師可以更好地利用這些新技術(shù)創(chuàng)建更智能的自動化測試系統(tǒng)。
4 實時測試
    當測試系統(tǒng)的一部分運行在實時系統(tǒng)上時，就是我們所說的實時測試。實時測試提高了測試的穩(wěn)定性和可靠性。一個典型的實時測試是硬件在環(huán)（HIL）測試，例如將受控對象的模型運行在實時系統(tǒng)上，從而對控制器產(chǎn)品或原型進行測試（圖2）。再比如，在半導體協(xié)議感知測試中，協(xié)議感知接口也往往要基于實時系統(tǒng)實現(xiàn)。

 圖2  控制器的硬件在環(huán)（HIL）測試
 在電子電氣產(chǎn)品開發(fā)流程中，一般包括各種形式的設(shè)計仿真、驗證以及系統(tǒng)測試，常常涉及各種工具之間的艱難轉(zhuǎn)換。如果工程師在開發(fā)和測試過程中可以主動地重復利用模型和其它組件將顯著提升產(chǎn)品開發(fā)效率。實時測試軟件就提供了這種重復使用模型和測試任務(wù)的能力，包括需求跟蹤、激勵模型、測試順序以及分析程序，貫穿整個產(chǎn)品設(shè)計流程。除了提高效率降低成本，在設(shè)計流程的所有階段使用相同測試軟件還可以最大程度保證從最初的產(chǎn)品定義到最終系統(tǒng)測試的連續(xù)性與一致性。

 圖3 實時測試軟件使模型和檢測任務(wù)可以在整個設(shè)計流程中重復使用
5 可重復配置的儀器
以軟件為核心的模塊化架構(gòu)以其靈活性及可自定義等特性被工程師廣泛應用。但新一代的測試系統(tǒng)要求硬件也應具有可重配置能力，這種硬件通常是現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。為了使FPGA發(fā)揮更大作用，必須讓工程師能夠方便地對其編程。高級設(shè)計工具的興起正在改變FPGA編程的規(guī)則，使用新的技術(shù)能將圖形化代碼乃至C語言代碼轉(zhuǎn)化成數(shù)字硬件，方便工程師實現(xiàn)FPGA應用。NI LabVIEW能夠結(jié)合處理器和FPGA的各自優(yōu)勢，快速實現(xiàn)主處理器和FPGA的處理任務(wù)。這種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)能夠滿足傳統(tǒng)方法所無法實現(xiàn)的應用挑戰(zhàn)，比如，工程師可以將自己的處理算法部署到儀器中所嵌入的FPGA上，實時完成被測件合格/失敗測試，且不占用主處理器CPU資源。
基于PFGA的可重復配置的儀器在國防和航空航天工業(yè)中已有不少應用，并且在電信、自動化、醫(yī)學設(shè)備以及消費電子等領(lǐng)域同樣具有巨大的潛力。

以上五方面的技術(shù)趨勢和方法適用于所有公司——無論其所在行業(yè)，規(guī)模或全球化程度。緊跟技術(shù)前沿實現(xiàn)創(chuàng)新應用，是工程師不斷努力的方向，了解并掌握這些創(chuàng)新型技術(shù)和方法，將有效優(yōu)化測試過程且降低測試成本。

本文已刊登于《國外電子測量技術(shù)》6月刊